水上运输的优点和缺点

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水上运输的优点和缺点范文第1篇

关键词：长山大桥;吊箱围堰;砼底板

1、工程概况

1.1 工程简介

大连市长海县长山大桥是辽宁省和大连市重点工程，大桥采用双向四车道一级公路标准，设计速度60公里/小时，大桥全长1790米，主桥为三跨预应力混凝土双塔双索面矮塔斜拉桥，主跨260米为国内同类型桥梁最大跨径，主桥宽23米，跨径布置采用140米+260米+140米；引桥为25×50米现浇预应力混凝土连续箱梁。长山大桥于2010年10月开工建设，工程总投资5.79亿元。

长山大桥引桥下部结构为倒花瓶式桥墩，4根φ2.5米钻孔桩基础，承台为高桩承台，顶面标高+2.5米，承台厚3米， 10.65米×10.65米的矩形承台。

根据本标段地质及水文潮夕资料，0#桥台、1#墩承台、28#桥台采用陆地施工法施工，2#墩承台、27#墩承台采用单壁钢围堰法施工，3#墩～11#墩、18#墩～26#墩承台均采用混凝土底板+钢侧板组合吊箱围堰进行施工。

吊箱围堰布置图见图1.1-1, 1.1-2。

图1.1-1吊箱围堰立面布置图

图1.1-2吊箱围堰平面布置图

1.2水文条件

该海域基本属于正规半日潮性质,潮位特征值为：设计高水位1.98米，设计低水位-2.03米，极端高水位3.08米，极端低水位-3.63米，施工水位0.07米。

2、围堰施工方案比选

由于本工程水中墩承台均为高桩承台，承台顶面标高+2.5米，承台底面标高为-0.5米，设计要求封底砼1.5米厚，即封底砼底面标高为-2.0米。而本工程设计低水位-2.03米，正常施工水位+0.07米。结合实地观测，大潮和中潮期间最低潮水位时，水位略低于-2.0米；小潮期间最低潮水位时，水位高于-2.0米，每天潮水位高差4米左右，墩位处水位最深达21米。因此，本工程承台围堰采用吊箱围堰法进行施工。

本桥共有21个10.65米×10.65米的矩形承台全部需要水中施工，针对本工程使用量大，且围堰底面基本都在水面以下，安装拆除倒用困难的特点，结合施工可拆除性和经济成本因素，我们编制了4个方案进行比选：

(1) 自浮式钢套箱围堰方案。制作自浮式钢底板，优点可倒用，施工速度快，水上转运方便；缺点和风险，一是底板拆除困难，需要水下脱模，顶脱模难度大；二是潮水高差大，且大潮期间最低潮水位会低于-2.0，浮箱围堰底板使用会受到限制。

(2) 采用钢底板不封底方案。优点是制作和安装的施工速度快，工作效率高；缺点，钢底板在水下拆除困难，一次性使用，没法倒用，全桥投入量太大，不经济。且不浇筑封底混凝土的方案还要报请业主、设计等单位审批，不一定能通过。

(3) 采用钢底板+封底混凝土方案。优点是制作和安装相对较快，钢底板投入量相对较小；缺点，钢底板仍然是一性使用，全桥投入量较大，不经济。

(4) 采用混凝土底板+钢侧板方案。围堰底板混凝土标号为C30，承台施工完毕后，底板不进行拆除，作为封底混凝土的一部分为永久性结构。优点是混凝土底板既作为围堰底板，也作为封底砼的一部分，可以进行计价收入，经济合理，比钢底板节约成本综合折算约200多万元。不足之处，砼底板施工速度慢，倒运和拼装时吊重大，需要50吨以上设备起吊设备配合。

综合以上方案比选，结合长山桥施工现场实际情况，引桥承台墩身施工不制约引桥上部结构施工，且现场有履带吊和水上浮吊，不需要另外增加大型起吊设备。因此，最终确定采用第四种方案，即混凝土底板+钢侧板组合吊箱围堰的施工方案，底板分为四块预制，现场墩位处进行拼装联结形成整体底板，单块吊量不超过25吨，方便倒运和吊装。事实证明，此举能够在有效保证结构安全质量的前提下，实现了施工进度可控，经济效益可观的良好局面。

3、组合吊箱围堰施工方法

3.1施工流程

组合吊箱围堰施工工艺流程：搭建围堰组拼平台混凝土底板拼装混凝土底板调整围堰吊挂系统及导向装置安装围堰侧板及内支撑安装围堰下放护筒堵漏围堰封底承台施工围堰拆除。

3.2搭建围堰组拼平台

在钢护筒上测量放点，在钢护筒的指定标高位置割除开洞，安装好4条牛腿，搭建混凝土底板拼装平台。安装完成后对牛腿及分配梁标高、位置进行复核。

3.3混凝土底板拼装

吊箱围堰混凝土底板尺寸为10.65米×10.65米，厚40cm，由四块钢筋混凝土预制板组合而成，板与板拼接处为20cm的混凝土湿接头。砼底板在生产区进行预制，预制完毕后用平板车运输至沙石码头，50t浮吊作为吊装设备，用驳船运输至施工墩位处。利用50t浮吊拼装围堰底板，使四根钢护筒分别穿入底板预留孔中，缓慢下放底板至护筒牛腿上，将事先安装好的吊挂吊杆与围堰锚固点连接，将围堰底板吊挂在扁担梁上，调整底板平面位置及水平度后将底板与护筒、扁担梁的间隙采用木块抄紧，防止底板晃动。并调整四块底板的标高与水平方位，使其高差不大于5mm，焊接底板预埋件，对四块底板进行连接，将4块底板连接成整体。对底板拼接处缝处混凝土浇筑。

3. 4 围堰吊挂系统及导向装置安装

在钢护筒上测量放点，以4根桩基桩位中心为基准，拉出4条“井”字型弦线，以此为标准安装护筒顶扁担梁及导向结构，并在设计标高位置安装牛腿、下放导向、底板吊挂扁担梁。围堰吊挂系统及导向装置安装布置图见图3-1。

图3-1 围堰吊挂系统、导向装置安装图

3.5 围堰侧板、内支撑安装

待围堰底板拼装完成后，在底板牛腿上安装侧板及内支撑。侧板与底板之间采用销轴连接，背带对准铰座，安装就位后，将其临时固定。侧板间拼缝及侧板与底板间拼缝均垫设防漏胶皮并压紧，侧板与底板间连接竖向利用长拉杆拉紧，并在外侧拼缝位置压注发泡材料及砂浆止水；水平向利用U型槽限位，抵抗水压力及混凝土侧压力。侧板间靠连接螺栓拧紧，并将侧板的圈梁用拼接板等强连接。侧板安装完成后，安装围堰内短支撑。

3.6围堰下放

待围堰底板、侧板、内支撑及吊挂系统安装且调平后，进行围堰的下放。利用底板吊挂系统，整体抬升底板5cm，拆除钢护筒上的牛腿，并设置围堰下放导向装置，通过吊挂系统缓慢下放围堰，围堰每下放5cm，需调平一次。钢吊箱围堰下放至设计标高并将吊箱底板与钢护筒临时限位，低水位焊接吊杆与护筒之间连接板（即支撑牛腿），并拆除吊挂系统进行体系转换，体系转换后割除多余钢护筒及撑杆。

3.7护筒堵漏

根据钢护筒周围空隙情况，准备相应的布袋装干砂拌水泥进行人工堵漏，如局部位置空隙较大（10cm～15cm之间），应利用合适大小钢筋网带或薄钢板放入喇叭口底。选择低潮位时将布袋沿着喇叭口周围铺设，顺着护筒喇叭口下端与护筒间空隙塞入，进行水下初步堵漏。在需封堵的喇叭口四周布置水下砼灌注用φ120mm小导管，每个喇叭口位置设4个灌注点，每点连续灌注一次完成，对喇叭口逐个进行砼灌注。喇叭口堵缝砼为水下C20砼，要求具有良好的流动性和水下不离析等性能，满足堵缝的要求。

3.8 围堰封底

由于在大潮期间，最低潮位时底板面能够露出水面，因此封底砼应尽量选择合理时间快速浇筑，进行干封。同时考虑死汛期间，或工期紧张时，采用水下封底方案备用。围堰封底前需检查连通孔是否打开及畅通。封底混凝土采用C20水下混凝土，封底混凝土厚度1.1m（不拆式混凝土底板厚0.4米），封底混凝土底标高-1.6m。根据围堰平面尺寸及护筒布置，采用2套导管同时进行水下混凝土封底施工（封底砼由中间向四周依次灌注），导管长度6m，采用φ273钢管制作，2套导管分别布置在2个临时浇筑平台上。

封底混凝土灌注顺序是根据导管的布置依次进行，并且应对称、交错地依次拔球、灌注。封底混凝土灌注方法与钻孔桩混凝土灌注类似，整个混凝土灌注过程中，须避免混凝土的任何一个接头面出现初凝现象，以确保混凝土的整体性。混凝土灌注过程中，应加强测量工作，以确保整个围堰内的封底混凝土标高满足施工设计要求。

须合理选择封底混凝土浇筑时间，以确保封底结束时混凝土顶面能够露出水面，然后人工对混凝土面进行振捣、找平，尤其护筒周围的封底混凝土必须振捣密实，围堰侧板四周混凝土必须确保平整。待封底混凝土强度达到设计要求后，关闭侧板连通孔，割除护筒，凿除桩头，清理围堰基坑进行承台施工。

3.9 围堰拆除

承台混凝土强度达到70%以后，且在混凝土浇筑10天后进行围堰的拆除（设计要求浪溅区以下新浇混凝土必须保证在10天内不受海水侵蚀，浪溅区标高为0.98～3.48米）。围堰拆除时首先解除围堰内支撑，低潮位时解除侧板与底板之间的顶紧拉杆，拆除围堰侧板。

4、施工体会

4.1优点。本方案混凝土底板既作为围堰底板，也作为封底砼的一部分，经济合理，比一次性投入钢底板，节约成本较多，经济效益可观。且承台施工完成，拆除侧板后，底板、封底及承台均为砼，低潮位时整体外观较好。如果采用钢底板不拆除，外露时不利于防腐，且外观也比较难看，还要增加处理工序和费用。

4.2不足。施工速度相对较慢，倒运、拼装、浇筑湿接头均要在现场墩位上完成，占用3~4天的时间。且施工过程中需要大型起吊设备配合，下放过程中，对同步要求较高，否则砼板扭曲破坏可能性大。没有钢底板施工轻便及塑性变形能力强。

4.3总结。在工期允许，有起吊设备配合的条件下，使用混凝土底板还是比较经济。只要精心控制，用心拼装，同步下放，围堰结构的安全质量还是能够做到平稳可控的。

参考文献

［1］公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）

［2］大连市长海长山大桥工程施工组织设计

作者简介： 杨忠勇，男，本科

水上运输的优点和缺点范文第2篇

【关键词】 原料;运输;灌注;浇筑;养护

一、混凝土的拌制

1.混凝土拌制形式。有大型搅拌站(生产商品混凝土)、小型搅拌站(配合混凝土搅拌)和水上混凝土厂(适于深水桥墩基础)等。

2.基本要求。混凝土拌制分人工拌制和机械搅拌。人工搅拌一般只能用于少量混凝土工程的塑性混凝土或半干硬性混凝土。不管采用机械搅拌或人工搅拌,都应使搅拌混合均匀,石子表面包满砂浆,颜色一致。如果需要掺合添加剂,应先把添加剂调成溶液(可溶性添加剂)再人工拌合水中,然后于其他材料拌匀。整个施工过程要注意随时检查和较正混凝土的流动性或工作度(坍落度),要严格控制水灰比,不得随意增加用水量。

二、混凝土的运输

1.运输方式。吊斗(近距离运送)、混凝土拌合车(远近距离输送)、混凝土泵(适用低流动性混凝土)等。

2.基本要求。混凝土应以最少的运转次数,最短的距离迅速从搅拌地点运送至灌筑位置。混凝土从拌合机内卸出,经运输,灌注至捣固完毕的时间不能超过规定的允许时间,如超出规定时间应在灌注点检查其稠度,并应制作试验块检查其强度,混凝土从高处倾落也会发生离析,一般不宜超过 2米,如倾落高度大于l 0米,应在串筒内附加减速叶片。

三、混凝土的灌筑

1.混凝土灌注之前必须仔细检查模板和钢筋尺寸,预埋构件的位置。还要检查模板的紧密程度和模板表面是否清洁。灌筑方法分为:分层浇筑和一次浇筑,分层浇筑分斜面分层和水平分层两种。混凝土的灌筑方法直接影响到混凝土的密实度和稳定性,这对混凝土的质量影响较大,必须根据混凝土伴制能力、振捣能力、运距、灌注速度以及气温等因素,认真制定混凝土的灌注工艺。

2.当构件高度、厚度较大时,为保证混凝土能够振捣密实,就应采用分层浇注法。分层浇筑厚度与混凝土的稠度及振捣方式有关。一般情况下,如用插入式振捣器进行振捣时,分层浇筑厚度以振捣器作用部分长度的1.25倍为宜,如用平板振捣器振捣时,分层浇筑厚度不能超过20cm,薄腹T型梁、箱梁、梁肋,当用侧向着式振捣器时,分层浇筑厚度一般在30～40cm为宜。

(1)中小跨径的T型梁一般均采用水平分层浇筑,对于又高又长的梁体如果混凝土供应跟不上水平分层浇筑的进度时可采用斜层浇筑方法,可由梁一端浇向另一端。

(2)空心板梁,一般先浇筑底板,再立芯模,扎焊顶面钢筋。然后灌注肋板和面板的混凝土,等到混凝土初凝后,即可抽卸芯模。

(3)分层浇筑时,应在前层混凝土开始凝结之前,即将次层混凝土灌注并振捣完毕。上下两层灌筑时间相隔不能超过l小时(气温30度以上时)或1.5小时(气温30度以下),也可以通过试验确定允许的相隔时间。

(4)如果灌筑次层混凝之前,前层混凝土已经凝结,混凝土强度大于1200KPa的要求后,经过结合缝处理才能浇筑到2500KPa后,再可灌筑次层的混凝土。

(5)新老混凝土结合缝处理应注意以下事项:应凿除老混凝土表面的水泥浆和较弱层,使接缝面凿毛并用水洗干净;如接缝为应刷一层净水泥浆,如果是水平接缝可在接缝面上铺一层与混凝土相同而水灰比略小的l～2Cm厚的水泥砂浆;斜面接缝应将斜面凿毛呈台阶状;重要部位接缝或地震区的构造物,灌筑前应加锚固钢筋,接缝处振捣时振捣器应离开先浇混凝土表面5～l0cm。

四、混凝土的浇筑

混凝土的拌合料具有振捣时暂时流动的特性,振捣时混凝土拌合料中的粗骨料靠自重向下沉落并互相滑动挤紧,滑料之间的空隙被流动的水泥砂浆所充满,空气则以气泡形式浮到混凝土表面上被排出。这样混凝土就得到密实,大大提高混凝土强度和耐久性,并使混凝土达到内实外光的要求。

1.振捣方式。混凝土的振捣有人工振捣和机械振捣两种。人工振捣指用铁钎进行振捣,只适用于坍落度大,混凝土数量小或钢筋过密机械振捣不太合适的一些部位的振捣体。大体积的混凝土必须用机械振捣。混凝土振捣设备种类较多,有附着式振捣器、插入式振捣器、平板式振捣器、振动台等。

2.基本要求。混凝土振捣应当注意振捣器的选用,对于石料粒径较大的混凝土应选用频率较低的、振幅较大的振捣器效率更好,反之应该选用频率较高而振幅较小的振捣器材为宜。混凝土振捣中,要掌握每次振捣时间,振捣时不宜超长也不能过短。一般振捣至无显著汽泡上升,混凝土表面出现薄层水泥浆、表面达到平整为适度。如用附着式振捣器,因其效率差,一般要振捣约两分钟左右即可。插入式振捣器因振捣效果好一般振捣时间l5～30秒为宜。平板式振捣器,每个位置上停留振捣时间约25～4 0秒钟为宜。

五、混凝土的养护与拆模

1.混凝土的养护

混凝土中水泥的水化作用就是混凝土的凝固、硬化和强度发育的过程,它与周转的环境,有密切的关系。当温度低与5度时,混凝土的硬化速度减慢,当温度下降至-2O度以下时,混凝土硬化基本停止。在干燥的天气中混凝土中水分迅速蒸发,一方面使混凝土表面剧烈收缩而导致裂缝;另一方面当游离水份完全蒸发后,水泥水化作用也就停止,混凝土的硬化也停止。混凝土浇筑后就应立即进行适当的养护,以保持混凝土硬化发育所需要的温度和湿度。

2.混凝土养护方法有自然养护法和加热养护法

(1)自然养护方法是待混凝土终凝后,在构件上覆盖草袋,麻袋,稻草或砂子等,经洒水以保持构件经常处于湿润状态。自然养护方法的养护时间与水泥品种和是否掺用塑化剂有关。一般情况下,用普通硅酸盐水泥的混凝土养护以7个昼夜以上为宜。矿碴水泥,火山灰水泥或掺用过塑化剂的养护时间以14昼夜以下为宜,每天的浇水次数,以能使混凝土保持充分的潮湿为度。洒水次数:在一般气候条件下,当温度高于l5度时,前三天内白天每隔 1～2小时浇水一次,夜里至少浇水 2～4次,在以后的养护期间可酌情适当减少即可,但干燥的气候条件下或大风天气中应适当增加浇水次数。

(2)加热养护法。为了加速模板周转和加快施工进行,可采用加热养护发。此法指采用蒸汽法养护混凝土。

3.混凝土的拆模

混凝土经过养护,强度达到规定要求后,即可拆除模板,拆模应该先拆不承重模板,后拆承重模板为宜。

水上运输的优点和缺点范文第3篇

案的优缺点及各自适用范围，提出了建立长效海底管线泄漏应急处置预案的具体措施，从而将

海底管线发生泄漏造成油田停产损失及环保风险降到最低。

关键词 海底管线；应急预案；机械管卡；球形法兰；旋转法兰；PII技术

中图分类号TE832 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0050-02

0 引言

海底管线按照输送介质可以分为：原油输送管线、天然气输送管线、注水管线、生产水输送管线等；按照管线的结构形式可以分为单层管、双层保温管、水泥配重管等；按照管线路径可以分为平台间管线、平台到外输单点间管线、平台到陆岸终端管线等。目前随着我国海上石油开采工业的不断发展，已在渤海、南海、东海等海域铺设了数十条海底管线，总长度已超过2 000km。海底管线被喻为海上油气田的生命线，海底管线安全可靠运行是海上油气田正常生产的根本保证。但是由于海底管线地理位置的特殊性和复杂性,海底管线的泄漏是无法完全避免。虽然我国海上石油开采作业起步比较晚，但也已经有近30年的历史，很多海上油气田都已经进入到中后期，海底管线由于腐蚀、疲劳、船舶起抛锚、拖网捕鱼或其他因素造成泄漏的事件已经逐步显现出来，并且也引起了相关部门的高度重视。因此认真分析海底管线产生泄漏的原因、研究安全高效的海底管线修复技术、制定必要的海底管线修复应急预案，力争将泄漏造成的损失降到最低已经成为海上石油开采面临的重要的课题之一。

1 造成海底管线泄漏的主要原因分析

导致海底管线泄漏的原因是多方面的，归纳起来有以下几种：1）管线疲劳腐蚀造成泄漏。海底管线通常的设计寿命在10年～30年左右，由于海底管线的输送介质都不同程度含有腐蚀性物质，因此到了设计寿命的后期会因为腐蚀穿孔造成泄漏。特别是在油气田开采的中后期，地质情况和预计情况会有一定的出入，导致海底管线的实际运行工况（温度、压力、含水率、流量等）和设计工况有较大出入，从而进一步加大海管泄漏的几率；2）突发机械外力损伤造成泄漏。很多海底管线的路由都处于航道下方，可能会因为船舶的抛锚或其他的一些海上作业，造成海底管线机械外力损伤引起泄漏；3）管线周围泥土长期受到涌流冲刷，造成管线悬空，从而产生较大应力对管线造成破坏导致泄漏；4）管线设计不合理、管线本身的材质缺陷和管线施工中造成的损伤未能及时被发现；5）由于操作不当或安全系统操作失灵等因素导致海管憋压泄漏；6）自然灾害如地震、海啸等不可抗因素造成管线破坏导致泄漏。

2 海底管线泄漏带来的严重后果

由于海底管线在海上石油开采中的重要作用和其特殊的地理位置，因此海底管线出现泄漏所造成的影响和后果都是非常巨大。主要体现在两个方面：1）引起油气田停产或减产带来巨大的经济损失。海底管线建造时为了确保其在设计寿命期间具有很高的可靠性，从设计到选材都采用十分严格的标准和规范，海底管线的材质一般都采用API5LX52ERW以上的钢管，这种材料以前大部分都需要依赖进口，目前国内也只有少数企业才能够生产。另外海底管线铺设的难度和风险都远高于陆地管线，上述因素直接导致了海底管线高昂的建造成本。为降低建造成本，一般海底管线设计时都没有备用管线。所以海底管线作为海上油气田开采的运输通道，一旦出现泄漏，基本上都会造成油田停产或减产；2）造成严重的海洋污染和巨大的资源浪费。海底管线由于其特殊的地理位置和输送介质的特性，一旦出现泄漏不仅会引起严重的海洋环境污染，而且也会造成巨大的资源浪费。近年国内外已发生多起由于海底管线泄漏导致的海域污染事件，并且已经引起国际环保组织的高度重视。

3 目前常用海底管线维修方案各自特点及适用范围

3.1 利用机械管卡进行修复

这种方案适用于管线整体状况良好，仅在一两个部位集中出现穿孔泄漏，并且泄漏点附近的管线没有大的变形。此种方法特别适用单层管线的快速修复。对于双层管线只要准确定位内管泄漏位置，然后切除内管漏点处一定长度的外管也可以应用。这种维修方案最大的特点和优点就是安装简单、效率高、成本相对较低。目前这种维修方案中用到的关键维修材料机械管卡，国内完全可以自己加工生产，质量也能够满足要求。具体维修过程如下：

1）找到管线准确的泄漏位置，如果是双层管需要找到内管泄漏点，并将泄漏点处的外管切除一部分，外管切除的长度要满足下一步安装机械管卡的长度要求；

2）对于填埋管线，要用吹泥设备在管段泄漏点四周吹出一定尺寸的安装坑道，制造出管卡的安装空间；

3）根据管卡的安装尺寸要求对泄漏点附近的管线表面进行清理打磨；

4）在浮筒或施工船吊车配合下安装机械管卡并上紧到设计扭力；

5）按照实际生产要求对整条管线进行试压。

3.2 利用机械连接器、球形法兰和旋转法兰进行修复

这种方案适用于海底管线出现较长管段的损坏或变形引起泄漏的情况，尤其是当利用机械管卡没法进行有效修复时，这种方法会体现出其优越性。但是这种方案本身具有施工难度大、技术含量高、成本高的缺点。目前这种方案中使用的机械连接器、球形法兰和旋转法兰主要依靠进口。具体维修过程如下：

1）根据管线的损坏程度，确定损坏管线的切割长度；

2）利用吹泥设备在计划更换管段周围吹出一定尺寸的作业坑道，制造下一步切割和安装的空间；

3）利用液压自爬式切割机切除损坏的管段，如果是双层管，还要根据机械连接器的安装尺寸要求，在左右切口处将外管切除一定长度；

4）利用施工船起重设备将切除管段吊开；

5）对两边切口的管线表面进行清理打磨；

6）在左右管线头处安装机械连接器；

7）将预制好的两端装有球形（旋转）法兰的管线吊装就位；

8）进行机械连接器和球形（旋转）法兰的调整和连接螺栓紧固；

9）按照实际生产要求对整条管线进行试压。

3.3 水上焊接和水下干式舱修复方法

除了上述两种修复方法外，还可以先在水下把管道切断或切除破损段,然后把两边管头吊出水面,进行水上焊接修复。目前较先进的修复方案是一种称为水下干式舱的修复方法，我国自行研制的拥有自主知识产权的“十五”863计划项目“水下干式管道维修技术”已经在渤海进行过试用并已经取得成功。水下干式高压焊接维修步骤为切除破损管段，在水下安装焊接工作舱。向工作舱内注入与检修海域水深相同压力的高压气体，形成干式环境后，即可进行修复海管管端，安装短节，实施水下干式焊接等作业。这种修复方法的成本高、技术含量高，但由于在干式舱内提供的海管修复环境几乎和陆地相当，因此更能够保证修复的质量。

3.4 检修注意事项及露点查找方法

需要说明的是，无论采用哪一种方案，在进行海底油气管线维修前都要严格按照规范进行置换清洗，否则可能在整个维修中造成二次环境污染。同时如何快速准确的定位漏点，是保证快速修复的关键环节。在进行漏点定位时，对单层管可以采用向管线内注气查找漏点，这种情况相对简单。但对双层管漏点的定位就相对困难些，因为外管漏点和内管的漏点位置不一定重叠，实践证明内管漏点和外管漏点可能相差几十甚至上百米远。对于双层管漏点查找，可以通过在外管开观察孔或切环向切口，然后向管内注气，通过比较观察孔处气体泄漏的大小和方向，逐步缩小内管漏点范围，直至最终锁定内管漏点位置。

4 建立海底管线应急预案的具体措施

随着海洋石油开采力度的不断加大，海底管线的数量日益增多，并且很多在用的海底管线都已经接近甚至超过设计寿命，因此海底管线泄漏的隐患也日益严重。为了有效的预防海底管线泄漏带来的经济损失和环保风险，海底管线所有单位制定系统的海底管线应急维修预案显得日益迫切，具体包括如下内容：

1）认真做好海底管线基础资料的整理和管理工作。对每条海底管线建立各自的档案，详细记录海底管线的相关参数如：管线起始/止点坐标、管线长度、管线路由情况、管线的填埋情况、设计压力、设计温度、设计流量、管线材质及壁厚、管线内外表面的防腐材料及厚度、牺牲阳极的布置等；

2）利用目前先进的PII（管线完整性检测）技术对海底管线制定出详细的检测计划，对海底管线的腐蚀状况、填埋状况等进行定期检测。根据每条海底管线的检测结果，制定出相应的维护计划，对发现的隐患及时进行整改，力争将隐患消除在萌芽状态。对检测结果显示管线的腐蚀速率异常情况，要进行深入调查，找出原因并制定整改措施，使海管的寿命得到最大限度的延长；

3）结合海底管线的尺寸参数、使用寿命和路由情况，有针对性的储备一定型号和数量的管卡及备用管线。目前国内生产制造的管卡已经能够完全满足要求，并且价格也比较便宜，对比海管泄漏带来的损失和风险，这样的投资还是十分必要的；

4）由海管所属单位相关职能部门牵头，建立专门的海管管理及应急抢修队伍（避免兼职），配备专业人员负责海管日常的检测维护、应急维修材料备件的管理、维修资料记录及新海管建造的全程跟踪，将海管的管理落到实处。

参考文献

[1]刘春厚，潘东民，吴谊山.海底管道维修方法综述[J].中国海上油气，2004(16).

[2]田政，陈长风，杜文燕，王章领.海底道完整性评估及修复技术[J].石油工程建设，2005(31).

水上运输的优点和缺点范文第4篇

1 工程应用现状

1.1 固定式浮托与浮动式浮托

根据下部结构的固定形式，浮托法可分为固定式浮托和浮动式浮托。固定式浮托是指下部结构为固定于海底的如导管架之类的结构物，安装时调节安装船的吃水使上部模块的重量从船上转移到下部结构物上，从而实现上部模块的安装，见图1。浮动式浮托是指下部结构为浮式结构物，在安装前先加压载水使其下潜至一定深度，仅剩几米的支腿露出水面，安装船驶人完成定位后，下部结构逐步排出压载水上浮将上部模块从安装船甲板顶起，达到安全距离后，安装船驶出完成安装，见图2。固定式浮托是目前最为常见的一种浮托安装方式，多用于导管架平台上部模块的安装。浮动式浮托早期多用于安装遮蔽水域和近海的重力式平台上部模块。直到1993年，浮动式浮托才首次应用于安装TLP平台的上部模块，重量达24 000 t。到2006年，这种浮动式浮托已逐渐应用于半潜式平台及spa:平台上。

与固定式浮托相比，由于下部结构是浮体，浮动式浮托多数都可以选择在遮蔽水域和近海等环境条件较好的地方实施。在对接阶段，由于下部结构的水线面可以起到类似弹簧的作用吸收冲击载荷，从而降低了载荷转移和分离退船的作业难度，并简化了LMU ( leg mating unit)和DSU ( decksupport unit)的设计工作。另外，与安装船相比，下部结构相对较小的水线面积也显著降低了对接一分离阶段对压载能力的要求。由此可见，浮动式浮托的作业风险和技术难度都比固定式浮托低。

1.2 系泊定位浮托与动力定位浮托

浮托安装过程中，上部模块需要精确地对准下部结构的接收装置，因此安装船的定位非常重要，关系到整个安装作业的安全性和可靠性。根据安装船的定位方式，浮托法可分为系泊定位浮托和动力定位浮托。

对于系泊定位浮托(见图3)，系泊系统的设计需要确定系泊缆的数量、尺寸、预张力，计算安装船的定位能力，同时还需避开作业水域的海底管线，防止管线与系泊缆碰撞损坏。因此，系泊系统设计是整个浮托安装设计中的一个重要环节。系泊系统还需具备适应一定环境条件的能力，能将安装船在安装过程中的运动幅值限制在一定范围内，并且不会发生破断。在等待安装阶段，安装船需在指定地点等待合适的气象窗口，并利用系泊系统抵抗可能面临的环境载荷。而在进船、载荷转移和退船过程中，系泊系统则主要用于控制安装船与下部结构间的横向与纵向相对位置。

系泊定位浮托需要进行系泊定位以及辅助拖轮牵引，安装船的甲板上布满了用于系泊定位的设备和结构，而制造、安装和使用这些设备和结构将耗费大量的费用和准备时间，且安装时需要动用大型的浮吊及专业人员配合。此外，系泊系统受水深影响较大，在深海水域随着水深的增大，系泊定位浮托的难度和成本将大幅增加。

动力定位浮托以带动力定位系统的半潜船作为安装船，利用半潜船的推进器及其控制系统，实现安装过程中船舶的定位、舟首向控制和航迹控制能力，确保安装船、上部模块和下部结构的安全。世界上首例动力定位浮托安装是2003年7月由“泰安口”轮在泰国湾水域安装的近9 000 t重的Bunga Raya A上部模块，见图4。而我国直到2014年5月才由“海洋石油278”轮在南海成功实施了国内首例的动力定位浮托安装。

与系泊定位浮托相比，由于不需要连接系泊缆以及前期的准备工作，动力定位浮托所需的安装时间更短，从进船到退船可在3h内完成，不但能有效地降低安装费用，还能相应地降低作业风险。而且安装船自身也不需要增加相关的系泊设备，节省的时间和费用也相当可观。动力定位浮托安装的另一个重要优势是，半潜船相对较高的航速而言，可有效减少海上运输时间，从而使遭遇恶劣海况并对安全构成威胁的可能性显著降低。因此，半潜船运输的海事货物所交的保险费要比系泊定位浮托的拖航运输少得多，最多可节省达80% 。综上所述，动力定位浮托的优势可总结为以下几点。

1)不需要预埋锚点和连接系泊缆。

2)更少的暴露时间，更灵活的时间窗口。

3)更短的安装时间。

4)更少的海上工作界面。

5)更低的海上运输风险。

6)不受作业海域的水深限制。

7)不受前期的海底管线影响。

1.3  T型驳船浮托、双船浮托和悬臂梁浮托

上部模块安装时，下部结构一般需要开槽以便安装船驶人。此槽口的存在对下部结构以及上部模块的设计产生了一些负面影响。这些负面影响是当前浮托法与吊装法相比的最大劣势。为消除这些负面影响，减少下部结构的开槽宽度甚至避免开槽，目前业内主要有3种解决方法，分别是T型驳船浮托、双船浮托和悬臂梁浮托。

为了减少下部结构开槽宽度，有时不得不对安装船进行削窄处理，同时为了保证运输过程中的稳性，增加船体的储备浮力，通常又将未削窄的部分加宽，形成所谓的T型驳船。经上述改造后，T型驳船的浮托安装(见图5)能力可达到25 000 t以上。一般来说，下部结构开槽方向是朝向主要涌浪方向的，使安装船处于迎浪状态，减少横向运动。而T型驳船在迎浪方向的投影面积比普通驳船大，导致了更大的波浪载荷和纵向运动，部分抵消了迎浪开槽的优势。另外，与普通驳船相比，T型驳船的阻力也显著增大，拖航时需要额外增加拖轮马力或降低拖航速度。

对于难以开槽的SPAR平台以及槽口较小的导管架平台，其上部模块的安装无法通过常规浮托法实施，因此Technip公司在2006年首次提出双船浮托法，见图6。此方法将上部模块装载至两艘并排布置的驳船上，再对其进行绑扎加固形成一个整体，然后由拖轮拖带至指定海域进行安装。双船浮托可以避免下部结构的开槽，使其结构设计具有更大的自由。但由于上部模块由两个浮体支撑，其本身作为两浮体的连接体，承受运输过程中两浮体运动不同步而产生的动态扭转载荷，增加了上部模块的结构设计的难度。双船浮托只能短途或在遮蔽水域运输。对此，通常先用单船运输至安装海域附近，再将上部模块转移至另外两艘驳船上。而更快捷的办法是将双船以及上部模块装载至半潜船上，运输至指定海域后半潜卸下再进行安装。

悬臂梁浮托是常规浮托法的一种变形，其显著特点是安装船甲板上的悬臂梁式的析架系统。利用此悬臂梁式析架，安装船可以在下部结构不开槽的情况下完成上部模块的对接安装。按照悬臂梁的布置方式，可将该浮托法分为纵向和横向两种安装方式。纵向安装时悬臂梁沿船长方向布置在船舫或船娓，而横向安装时则为沿船宽方向布置在甲板上。海上运输过程中，为了减小悬臂梁析架系统的弯矩以及方便绑扎固定，两种方式都需将上部模块置于悬臂梁的甲板端，到达指定安装地点后再将上部模块滑移至悬臂梁末端进行安装。安装时，纵向方式对船体产生了额外的总纵弯矩，对安装船的总纵强度要求较高，因此纵向方式的安装能力普遍比横向方式小。悬臂梁浮托是新颖的上部模块安装方法，安装实例不多，至今国外仅成功实施了3例，而国内则尚无实施案例。其中两例由ICON公司为马来西亚Murphy Oil公司分别于2002年和2003年在南中国海采用纵向方式(见图7)安装了两个600 t左右的上部模块。另外一例是HortonGMC公司为BPZ Ener-gy公司于2012年在秘鲁海域采用横向方式(见图8)安装了重约2 200 t的上部模块。

悬臂梁浮托的优点是可以消除开槽对上部模块和下部结构的影响，应用范围广泛，适用于固定式和移动式平台的安装以及废旧或老龄平台上部模块的拆卸。同时，由于其结构与常规浮托法不同，对安装船的要求不高，普通驳船或旧船改造的半潜船都适用。其缺点首先是浮托能力较小，仅能用于轻型上部模块;其次是对海洋环境条件的要求比较苛刻，作业时间窗口小;最后是需要额外的滑移系统，增加了安装的成本。

2 发展趋势

2.1 动力定位浮托

海洋油气资源的开采不断向深海区域打一张，海洋平台作业水深呈不断增加的趋势，需要面对的海洋环境条件也更加恶劣，传统的系泊定位技术已经难以满足深海浮托安装的发展要求。动力定位浮托具有运输风险低、对接精度高、压载能力强、作业时间短、辅助船舶少，以及不受作业水深限制等技术优势，尤其适用于海况恶劣、系泊困难的深水海域，已越来越受业内的重视。表1为近年新造及在建半潜船。由表1可见，近年新造及在建的半潜船都配备了动力定位系统，同时船东也都将动力定位浮托能力作为其主要技术竟争力。可以预见，随着这些半潜船的陆续投人运营，半潜船将取代常规无动力驳船成为浮托安装的首选船舶，动力定位浮托安装也将逐渐成为上部模块海上安装的主流方法。

2.2 低位浮托

浮托法的应用前景十分广阔，但是安装船资源的CL乏成为制约其发展的关键因素。上部模块的安装重量不断增大，重心高度也不断增加，对安装船的稳性要求越来越高，选择范围也越来越小。目前通过降低上部模块的安装高度，可有效降低对船舶稳性的要求，使安装船选型上具有更大的空间。因此，低位浮托安装法应运而生，这是对原有浮托技术的优化和创新。该方法取消了安装船甲板上的支撑框架(DSF)，降低了运输及对接安装作业的重心高度，上部模块对接完成后再采用拉力千斤顶提升至设计高度。低位浮托安装法为大型海洋平台上部模块的安装提供了新的方法，在一定程度上缓解了安装船舶资源匾乏的矛盾。

2.3 应用范围拓展

全球对可再生清洁能源的需求持续增加，海上风能资源开发成为一个高速发展的市场。随着风机不断大型化以及离岸化，起重能力和起重高度的限制以及海况的复杂化使得传统的起重安装船舶已无法满足需求「l51。在这种情况下，国外的学者对浮托法在海上风电基础桩安装方面的应用进行了深人的研究和探讨「l61，为浮托法进人海上风电领域提供了理论依据。此外，浮托法还可应用到海上风电场的高压直流升压站平台的安装中。欧洲BorWin3海上风电场计划于2018年利用浮托法安装3个升压站平台，该项口将成为世界首个应用浮托法安装的海上风电转换项口。

根据有关研究部门预测，到2020年，全球范围内将有大量的海洋平台达到使用寿命年限。同时，由于当前国际油价持续在低位运行，海洋石油行业低迷，市场供过于求，海工装备制造市场不断冷却，而拆卸市场却逐渐火热，并将逐步发展成为一个新兴的工程领域，具有巨大的市场空间。目前老旧平台上部模块多采用分块吊装的方法拆除，但随着大型浮吊资源的日益短缺，利用双船浮托、悬臂梁浮托等方式拆除平台上部模块的优势突显，浮托法在海洋平台的退役弃置方面的应用日渐成为海洋石油工业的一个重要议题。

目前各种适应深海环境的深海浮式平台不断涌现，其上部模块正向大型化和综合化发展，安装难度大大增加。而浮动式浮托具有安装重量大、作业环境条件好、设计难度低等优势，特别适用于深海浮式平台上部模块的安装。但国内目前对于浮动式浮托的应用还处于探索阶段，至今尚未有成功实施的案例。随着这些深海浮式平台的建造逐渐向我国转移，浮动式浮托技术在国内具有较为广阔的应用前景。

2.4 标准化

海上浮托安装作业是个庞大的系统工程，涉及一系列的设备与作业流程。然而目前行业内尚未有明确的技术标准，各个设备供应商采用的设计参数互不相同，设备的可替换性差，难以重复利用，经济性与安全性都有待提高，关键设备( LMU , DSU)的标准化要求非常迫切。同时，海上施工作业的时间成本较高，需对整个浮托安装作业流程进行标准化，使其更加科学、合理，提高施工效率，减少海上作业时间。今后海上浮托安装行业将会朝着系统化、标准化方向发展，并将不断完善行业标准，实现安全、高效的目标。

3 结论

浮托法自首次应用在石油天然气行业至今已有40多年，技术日趋成熟，已成为上部模块安装的可靠方法与主流趋势，这与其作业时间短、安装能力大、成本低、效率高、操作方便等优势密切相关。另外，浮动式浮托、动力定位浮托、双船浮托和悬臂梁浮托等新式的浮托法不断涌现，使浮托法的应用范围进一步拓展，覆盖了固定式、浮动式平台上部模块的安装与拆除以及风电设备的安装等领域。然而，浮托法现阶段在工程应用方面仍存在以下几点有待完善，需要进一步研究探讨:

1)提高作业海况限制条件，打一大作业时间窗口。

2)上部模块自身结构刚度对多体藕合动力响应的影响。