I由*直览设海洋工■程doi:10.3969/j.issn,1001-2206.2021.03.006
壬立领，吴军，张涛
中国石油集团海洋工程有限公司，8东青岛266555
摘要：海底管道维抢修是保障管道正常安全运行的重要手段之一，S损管道混凝土配重层破拆清除是管道维修的必要工序。主要论述了在杭州湾复杂海域能见度几乎为零、海流速度高等恶劣海况下的某海底管道混凝土配重层破拆清除施工实践。，要了管道修复工程，阐述了高压水射流装置为适复杂海域环的、装置实验池水下水水下，并给的施，论述了配重层清除的工序，工、设水下装、混凝土流程、等，配重的固体啤酒
态、水等，清除管装等要求。
关键词：海底管道；维抢修；高压水射流；混凝土配重层；水下清除流流速
Underwater cutting and removal of subsea pipeline concrete counterweight layer and anticorrosion coating by high-pressure water jet in complex sea area
WANG Liling,WU Jun,ZHANG Tao
China Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Qingdao266555,China
Abstract:The repair of subsea pipeline maintenance is one of the important means to ensure the normal and safe operation of pipeline, and the demolition and removal damaged concrete counterweight layer is the necessary process of pipeline maintenance.This paper mainly discusses the construction practice of demolition and removal of concrete counterweight layer of a subsea pipeline in the complex sea area of Hangzhou Bay,there is almost zero visibility and high current speed.Firstly,this paper briefly introduces engineering background of repairing the pipeline deformation defects.Secondly,it expounds the design considerations of the high pressure water jet device to adapt to the complex sea environment,the underwater test of the device in a ground test pool and the training of diver's underwater"blind touch and error free operation",and gives the concrete measures for anchor arrangement and support barge stabilization during operation.Thirdly,it discusses in detail the key processes of cutting and removal of the concrete counterweight layer, including the preparation of operation ship deck,the equipment underwater positioning and installation,the concrete cutting procedure and the device displacement.Finally,through the comprehensive analyses of the cut counterweight layer form and th
e states of its internal and external sides,diver's touch and inspection,sonar side scanning and other auxiliary data to judge that the cutting and removal effect meets the requirements of pipe clamp installation and sealing.
Keywords:subsea pipeline;maintenance and repair;high pressure water jet;concrete counterweight layer;underwater cutting and removal;tidal current velocity
在海洋石油海底管道维修中，高压水射流水下在位切割清除混凝土配重及防腐层的施工E海洋环境影响，实施作业难度较大。水下的特殊环境决定了水下工程的困难性和复杂性，水下切割有其独特的理论基础和使用方法。这种技术在一般海域已有实践应用，但在低能见度、海流速度大等复杂海域，有。压水射流技术逐步应用于海底管道混凝土配重层破拆清除，其切理用高压水对混凝土的水
作用和水应叫混凝土和的度
及高压水能的，应用于管道切混凝土⑶。在海油海底管道
工程中，高压水射流切割清除混凝及防腐层施工技术的实施，刁
杂海域施工了
海油海底管道于2005，起于的大，于
二期工程灰坝（海塘），全线长度超过30km，直
海洋工.程____3*程览设
径762mm，单层钢管结构，混凝土配重层厚度为80mm。管道所在的杭州湾舟山海域，潮汐属于不规则半日潮型，每日两涨两落，潮差变化较大，最大潮差4m左右，潮流速度快，项目施工区最大涨、落潮流速达2.76m/s左右，水流扰动大。加之杭州湾是钱塘江出海口，海水中携带着大量的泥沙，致使海域水中能见度极低，几乎为零，严重影响水下切割。水水下能在下进行，给施工带来极高难度和风险。
1海底管道变形缺陷隐患彳+复工程概况
海管道于2017年12行表面热电阻
变1于道中变2塘水道两出较为严重的
，量达22%12%，1为
为管道行，
，管管道两变的进行，，
混凝土配重层，为管
（b）变形点2
图！缺陷检测渲染图
管规和，配重层清除长度至少需要6m。综合考虑混凝土清除方案
高高水射流置，于水下在
置包括三个独立模块⑷，即高泵机组、液控站和水下设备，以它们之的液控制管道、射流管道、信号电缆。水下设备在抱管置固定下成半包围状，切割海底管道配重层时由水上液控站控喷头夹具可绕海底管道圆周旋转，也可沿海管道轴向移动叫
2高压水45装置89适应性设计考虑
杭州湾海域含沙量大、水下能见度低、流速大，常规水水下非常有限（平潮期），这种特设备具有较高的性和自动能力。液动力驱动执行机构不但实自动化，而且执行机构尽可能的简化以降低设备操故障率这些素高水射流破设备进行适应性设以升设备
性、切割率施工性
（1）设计制作了适用于本项目水下设备的专用工框架，最大限度减规尺的工装机构使工大为简化降低故障率
高工行性
（2）工装框架内侧采用圆角，并加橡胶垫圈管道
（3）通过理论计算和陆地实验池水下试验，
校最切割出C40混凝土头实验头的高性和性
（4）加大头与混凝土之间的作业间距以适应管道头混凝土配重层
（5）采用多泵并联，提高流量，增大压力，以由于头大带来的能量
切割
3设备试验及潜水员水下“盲摸无误操作o训练
为水下高水射流管道本
操可行性施工海管道管设备和管道进行了陆地实验池试验和水实操中切割性能试验、水下切割试验水下操实验池池水为
水，试验可以水下水的所有动
水下设备的、、移、和个的操流施工低能见度海水下也能水
王立领等：复杂海域海底管道混凝土配45防腐层高压水射流水下？割清除施工技术海洋工程
下盲摸操作正确无误、安全高效。
测试调整控制执行机构和高压泵机组的运行参数。通过水下模拟试验确认设备最佳切割状态，确定合理压力值，以保证既能有效切割混凝土配重层（包括防腐层），又不影响钢管道缺陷处状态。
实验池水下环向切割后配重层状态见图2。
图2实验池环向切割混凝土层试验效果
相比于空气的高压水射流，水环
高压水的效问。实，喷嘴与混凝土间距、海度切割效有
影响。相比于空气试验，水下切割高16% -35%的压力能有效，最大作业压力170MPa。
实验池水下切割混凝土层后钢管表面状态见图3。
图3实验池水下切割混凝土层后钢管表面状态
4布锚及稳船
于道和
ca1521航班水道，道，道以水、，间海度，保
定安全重。干电池手机
作与，的8行，以
性，以下4。
（1）过最大拉力严控1000kN 以内（机定力1800kN），力1000kN，行调整，机拉力，加溜风险。
（2）适用于本海域恶劣海的案，缩短一个的距离，确保的抓地力，切实防止溜。此如下：的出缆角度，使出角度水向，以供更大的横向力；格控制出缆长度（不得小于300m），保证缆绳具备足够的承载力；抛缆长度小于的出缆长度，缆弯曲托底；卸载背向的锚力。
（3）24h实时监控锚位、锚机、锚缆的工作状态。
（4）涨落间，应力过及偏象，抛艇下游船侧实时情行顶推作，保安全。
通过上述，顺利渡过海域5个。由此可见：针工海域，适调整增大缆绳出缆角度，牺牲单个行的有效长度，可以高；通过调整出缆角度无法满足效，在
有发生偏的征兆下立即停，通过抛
艇作的下游侧行顶推，从保证船舶及安全。
5混凝土配重层切割清除关键工序
于管道定位、寻管及形成作
技术非本文讨论范围，不作述。以下着重讨论混凝土配重层切割。
5.1设备水下定位安装
本高压水设备定一作范围环管道360。、管道向长度2m。设备U能抱管构，可实好固定效，且能够实支撑动调整以确保与海底管道的同轴度，此保证切割的。
水下设备下水，作压控制管道、高压水管及高压水喷嘴与水下设备固定。作水配足够长且无间的高压水管、压管、空气管、缆
海洋工.程____3*程览设
等，并将之集成线束，最大程度降低施工安全故障隐患及环境污染风险。
粗定位和精定位：待施工区域具备潜水条件后（平潮期为最佳），潜水员持定位器下潜至管道预定位置，将定位器固定在待作业管段两端。设备起吊下水，随定位器的钢丝引绳到达既定管段，半锁定抱管装置，完成粗定位。潜水员再根据切割范，水下设，后水作人员完全锁定抱管装置，完成精定位。除吊装缆绳及钢丝引绳，保留定位器。水下设备及线缆束吊装入水见图4。
5.2混凝土切割流程
新切割工程和施工。纟
和，定全的切割程和工之大除
水下作业。
（1）精定位完成后，启动液压控制系统，喷
潜水员 水程区障全。潜水员水，工作板待命。
（2）开启高压泵机组，喷嘴自管顶开始沿轴向切割除度为8cm完成一条工环下
。将图5的切割清除，管（钢管切12位置
度为0.4m，两侧3点钟与9点钟位置破拆宽度为0.2m。再完成图5的两环状切割。
（3）述切割完毕后，潜水员入水将两环与12位置的钢筋逐根剪断，然后采用扩张器在12位置将钢筋两侧扩张离，边缘翘起后利用吊辅助两剥离，借助吊拉力和本身量，使
脱离管体。
（4）理管体及防腐残留：也管道往返1次为数单元，位置往3次环1次。水作人员数显作业区域声谱以及潜水员探摸检查除情况，完成本段除。
（5）设备就位范2m工作段内的混凝
除完毕后位至下一工作段，直至划内的切割除完毕。
5.3设备移位
2+m为工作段，完成工作段的除工作后，潜水员入水辅助精定位到下工作段，骤图6所示。
水复
位管位置
抱管装置
锁潜水员下水
K____________丿设备力后潜
水员助位
设备停机
"设备单次就位
清除完毕（轴
向2m）
图6设备移位流程
5.4切割清除施工效果
吊装水脱离管体的图7（1），块体完整、切口整齐显变，非常像一件“对襟马”，好于预期设
果，既降低了工作支持吊装和使用频，又大幅除工作量。内与防腐的脱离也很彻底，显粘连现象，图7（b）。为及防腐残留除供便利，果大块残留局部凸起，将对走来定性。从未剪断钢筋的管道3、9位置（见图7（c））以到，钢筋置，水下作业直水切口整齐，切割除果好。
对水的直潜水员钢管探摸检查和声扫结果等的综合判断，除-损点本身，海底管道钢管整，
王立领等：复杂海域海底管道混凝土配重及防腐层高压水射流水下切割清除施工技术海洋工程■
管道横切面6点钟位置管道横切面3点钟位置
(a)切割后外柱面效果
(b)切割后里侧面效果
(c)切割后切口效果
图7混凝土层切割清除施工效果施工效果好于设计预期，为管卡安装提供了基础条件，满足管卡安装密封要求。
6结束语
基于高压水射流的在位切割海底管道混凝土配重及防腐层的施工技术在作业环境恶劣的杭州湾舟山复杂海域的首次成功实施，丰富了国内海底管道混凝土配重水下在位破拆清除技术，积累了在海水能见度低且海流速度大的工况下高压水射流技术应，成了水下切割清除施工施工技术，可为今后类似抢/维修工程提供@
参考文献
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作者简介：
王立领(1970—)，男，河南淮阳人，高级工程师，2005年毕业于中国石油大学(北京)油，，从事海洋石油工程建设、海底管道设计安装抢维修及技术管理等工作。
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