海底管道铺设技术.ppt

洪水灾害对管道的影响 第三节　埋 设 美国明确规定在水深5m以内的管道，凡有条件埋设的尽可能地埋置于海底面以下。 多数管道的埋设深度是管顶以上1.5～2.0m。 特殊地段埋深达4.0 ～ 6.0m(装卸油码头前沿的装载管线)。 埋深取决两方面： 管道安全性、稳定性，海底管沟的施工。 一、从管道安全性、稳定性方面考虑 (1)管道埋设深度应在冲刷深度和液化深度以下：取决于所在位置的底流速的大小及海底表层土的特性。表3-3、3-4海底土壤的不冲刷允许流速。 (2)管道埋深与抛锚深度： 　一般小型船舶管道埋深1.5 ～ 2.0m已足够，但在穿越航道，码头前沿或锚泊区例外。1.0t重的单爪锚，管道埋深不小于3.0m。大型船舶管道埋深可达4.0 ～ 6.0m。 二、从管道施工方面考虑 　需综合考虑海底土质、当地水深条件、施工设备、时间和人力、物力消耗等方面。 第四节 海底管道的锚固 如遇有岩礁或坚硬土层，沟槽开挖极为困难。 1、利用锚杆将管道与岩盘基础锚固在一起。 2、利用螺旋锚杆将管道与坚硬土基锚固在一起。 一、锚杆锚碇结构的设计 原则是孔深h≥30de　（de－锚杆有效直径） 　近岸区段，锚孔深度3.0m以内。 二、锚杆锚固管道的计算 1、锚杆拉力 　 锚杆直径dr ，要加上一定的腐蚀余量 所以 而锚孔直径DA＞(1.5～2.0)dr　mm 2、粘结力 胶凝材料与锚杆的粘结力应满足：　 锚杆锚固的最大深度，即令N=Nmax 3、岩盘强度 一、下沉和漂浮 　原因：管道埋设于海底土壤中，在暴风浪等影响下，管道可能上浮或下沉，丧失在海底土壤中的稳定性。 　措施：测量管子在土壤中的漂浮力和阻力，在一定范围内选择管子的重量使管子稳定。 二、土壤强度劣化 　原因：海底沉积土受风暴波浪引起的循环加载作用，在泥土中形成显著的循环应变而产生大的孔隙压力，土壤强度减弱。 　措施：确定土壤强度劣化的可能性和程度后，可选定管子的重量，使管子在削弱的土壤中仍保持稳定。 三、冲刷和侵蚀 　原因：底流速超过海底沉积颗粒的不冲刷允许流速，底部沉积可能被侵蚀、悬浮、推移和沉积，使埋设的管道暴露。 　措施：将管道埋设到有足够的覆盖厚度或将管子固定住。 　　 第六节　管道悬空段的涡激振动 尾流涡旋释放对管道的振动效应： 　 　 　 悬空管道的固有频率为： 第七节　双层管的结构与强度 一、内管与外管的联结方式 1、内管与外管之间可以自由移动的套式联结。 2、内管与外管分段间隔固定联结。 3、在套式联结的基础上，在内外管之间环形空间灌注水泥浆或水泥砂浆全线固结联结。 1、套式联结： 　外管承受外压和弯曲应力；内管承受热应力、热应变和内压引起的环向，自重和液重产生的弯矩等。 2、分段间隔固定联结： 　外管承受外压、管线弯曲应力，还与内管一起共同承受温度应力。 3、全线固结联结： 　简化为内外管不出现相对位移的复壁钢管。 二、内管与外管的联结构造 联结件：支撑板（或支撑肋板），支撑环（或间隔板），密封圈（或密封环），固定支撑环和固定支撑板等 1、支撑板 长度L=(3～5)h 厚度δ板＝ δ管+（2 ～ 6） 　支撑板的间隔视钢管单节长度而定，一般为5 ～ 17m。 2、支撑环 　厚度为12 ～ 20mm，其它同支撑板。 3、固定支撑环 4、固定支撑板 5、固定支撑环间距的计算 　国内外不一致， 　有的间隔300m， 　有的为100 ～ 200m， 　有的只有50m。 第八节　铺管船法铺管的应力分析 第九节　海底挖沟敷设管线的应力分析 锚杆锚固的最大深度： 第五节　　管道－土壤稳定性分析 一、敷管方法 　　托管架敷管、漂浮敷管、张力敷管、转筒敷管、焊接驳船敷管。 二、应力分析方法 　　梁法、非线性梁法、悬链线法及有限元法等。 * * * 第三章 海底管道 海底管道是海上油气田的油气集输与储运的组成部分，也连接海上油气田与整个石油工业系统。 陆上油气管线与江河交叉处，也常采用水下敷设。 海底管道的设计与陆地管道有很大的不同： 环境载荷 稳定性 工作于极端条件 第一节 波浪、海流对管道的作用 波浪 水体在外力作用下水质点离开平衡位置作周期运动、水面呈周期起伏并向一定方向传播的现象。 波浪的各种参数：波高、波长、波速、周期 波浪对管道的作用划分为三个区段 深水区段：海底（地形、地质等）实际上不再影响波浪的形状和尺度。 过渡区段：波浪由深水波向浅水波过渡，深水的三向波在海底水深等因素影响下向两向波过渡，有时波浪出现破碎。 浅水区段：波浪在水深、地形的影响下变化剧烈，波浪向岸边推进时，出现多次破波，最终破碎，并在岸坡附近形成上爬的击岸水流。 d≥0.5L d≤0.04L 0.04Ld0.5L 波浪理论的选择 斯托克斯(Stokes)波 二阶