管道浮力平衡压袋稳管技术研究

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1、第38卷第2期石工程建设31曾佳军，孙海鹏，师红杰，高磊(长庆油田分公司建设工程处，陕西西安710201)摘要：水下穿越管道敷设后，管道可能受浮力作用而漂浮，造成管段上抬、悬空或振动，从而使管道产生局部应力破坏．因此．保证管道稳定已成为管道水下施工过程中一个非常重要的I"-1题。基于管重与浮力的关系．文章研究了管道浮力平衡压袋稳管技术．具体介绍了平衡压袋材料要求、结构形式和施工技术要点。该稳管技术具有施工周期短、成本低、操作方便、不损伤管道防腐层等优点，可为从事管道工程的科研、设计人员提供参考。关键词：管

2、道施工；水下穿越：浮力；平衡压袋：稳管技术doi：10．3969／]．issn．1001-2206．2012．02．0090引言于1(大中型穿越取1．3，小型穿越取1．2)，得出在石油和天然气管道敷设过程中．管道经常抗漂浮公式：经过河流、池塘、沼泽、湿地、滩涂和严重地震≥(+)(2)液化区段．为防止施工和运行过程中的管道因浮根据管道与河床摩擦力必须大于或等于动水推力而产生漂管现象．一般采用稳管技术．其稳管动力．且有一定的稳定安全系数才能确保管段不移形式主要有混凝土覆壁管道、混凝土压重、预制位．因此要满足：

3、马鞍型压重块、石笼、管架等。但是受水域地质、厂(一一)≥K(3)．管道承受应力等条件的限制．上述稳管技术均存式中卜管段与河床的滑动摩擦系数，根据实在一定程度的局限性本文在综合考虑上述稳管验或工程经验确定(无实验时．采用技术特点的基础上．研究了管道浮力平衡压袋稳3层PE涂层的管段与河床摩擦系数可管技术。该技术具有施工方便、不损伤管道防腐取0．25：其他取0．3)；层等特点．在国内外长输管道铺设中得到了现场一单位长度管段动水推力／(N／m)。应用．取得了良好的施工效果即：1管重与浮力之间的关系≥K／厂++(4

4、)大开挖穿越砂、卵砾石、软土质等水域及高根据水力学可得：地下水地区时．水下穿越管段在没有达到安全埋=CyADv2／(2g)(5)深甚至露管的情况下。受到水流的浮力和动力作=CxADv2／(2g)(6)用而引起漂浮或移位．影响管道安全．为了防止=3．14AD2／4(7)漂管，就要求管段总重大于或等于水浮力：式中C——上举力系数，取0．6：≥(+)(1)A所穿越水域水的重度／(N／m)；式中——单位长度管段总重力f包括管自重和加D——管身结构(含防腐层)的外径，m：重层重，不包括管内介质重)／(N／m)：——

5、管段处设计洪水水流速度／(m／s)：卜单位长度管段静水浮力／(N／m)：r重力加速度，取9．8m／s；——单位长度管段动水上举力／(N／m)。一推力系数，取1．2。为了确保管段稳定．稳定安全系数应该大上举力系数和推力系数是根据前苏联的32石l程建设2012年4月水工实验及我国天津大学海工系的水力实验确定mm，容积率不小于0．8，不能选用耕土。故选择的的。当雷诺数Re=10～10时，CI=1．0，cv=0．6：平衡压袋材料应具备以下条件：当雷诺数Re=10410时，Cx=1．2，cv：0．6；为(1)抗腐蚀

6、、抗酸碱性强，对水质无污染．环安全起见，取Cx=1．2．CY=0．6保。通过计算管重和水浮力的关系．可以推算出平(2)不发生生物降解，与填充物具有同样的透衡压袋的自重，进而考虑选用何种材料．以达到稳水性。不对管道阴极保护系统产生屏蔽管的目的(3)与管道表面无硬性接触和摩擦。接触面积2平衡压袋材料要求及结构形式要大，从而增大对防腐层的保护面积。管道浮力平衡压袋应符合管道浮力控制的需(4)软浮力控制，在保证控制浮力和防腐的情求，不同管径的管道选择不同重量的压袋．根据压况下允许管道的轻微移动．不破坏防腐层袋的重

7、量选用不同的袋体材料。每组压袋由多个袋管道浮力平衡压袋主要采用聚丙烯基布及涤纶体组成．按照一定的中心压距分布在管道上．达到吊带经缝制而成，各材料应满足表13的要求良好的浮力控制效果2．2结构形式2．1材料要求平衡压袋可以现场制作也可以厂家预制．不管覆盖在管道上面的平衡压袋．填充物质可选用是现场制作或是厂家预制都要根据相关规范要求给中粗砂．也可选用卵石．但卵石粒径不应大于50定的形式尺寸、中心间距和压重长度．计算平衡压表1聚丙烯基布性能要求蜊ll⋯瓣誊⋯{穆

8、曩：繁葶餐警}。绷臻一“ll蹦；鳓晒溅鬟辍蝴零罨

9、拉伸强度／MP经商：398经向：3123a≥21纬向GB，rlO402OO6：372纬向：≥90撕裂强度／N经向：》22经向：≥28GB／T16578．2—20o9≥78纬向：≥l3纬向：≥17HGI，_167—65顶破强力，kN1≥4≥8≥9．5GB1480o一1993透水性／：era／s)≥O-ot》O．0l≥O0OgGB／T15789—2oo5l0％HCl经向：≥85经向：≥105320纬向：≥70纬向：387耐化学腐蚀