[发明专利]大直径水下输水管道浮运装置及方法

权利要求书

1.一种使用大直径水下输水管道浮运装置的方法，大直径水下输水管道浮运装置包括输水管道、多个配重块和多个气囊，所述输水管道为多根6m标准长度的高密度聚乙烯管通过热熔焊接而成，其长度分别为54～60m和138～140m；多个配重块间隔固定在输水管道上，封头板分别固定在每节输水管道的两端端头上，封头板上部焊有端口朝上的排气管，封头板下部焊有进水管，进水管外端装有进水阀；多个气囊沿输水管道纵向两侧间隔设置，气囊两端分别通过吊带与两个相邻的配重块上部连接；在138～140m一节的输水管道上，数根工字钢首尾相接分别固定在间隔排列的配重块中部两侧下；所述配重块采用钢筋混凝土浇筑而成，包括上盖和下座，上盖下部和下座上部两侧分别向外延伸出上耳板和下耳板，上盖中部和下座中部分别设有与输水管道外圆形状匹配的上半圆弧和下半圆弧，所述上半圆弧和下半圆弧上下夹住输水管道，通过分别穿过对应上耳板和下耳板的紧固件将上盖和下座固定在输水管道上；其特征在于，方法包括以下步骤：

1)施工前准备

按照设计位置开挖沉管处的水下的安装基槽，利用陆上段输水管道围堰内的现有的基坑，在其内完成高密度聚乙烯管、配重块、吊带的备料及封头板的制作；

2)围堰内多根高密度聚乙烯管的焊连及安装配重块

将多根标准长度的高密度聚乙烯管通过热熔焊连接成长度为54～60m一节的输水管道、以及长度为138～140m一节的输水管道；然后将连接好的一节输水管道吊运至已间隔放置在基坑底部的下座上，再分别吊运上盖，将上盖位置与下座位置一一对应，并通过紧固件固定连接上盖与下座，从而将多个配重块间隔固定在对应的输水管道上；对138～140m一节的输水管道，数根工字钢首尾相接分别固定在间隔排列的配重块中部两侧下；

3)安装封头板和输水管道的闭水试验

将封头板分别固定在一节输水管道两端的内置不锈钢法兰上封堵输水管道，然后在封头板上部焊接端口朝上的排气管，封头板下部焊接进水管，进水管外端安装进水阀，然后进行该节输水管道的闭水试验；

4)破除围堰输水管道自浮

在输水管道闭水试验完成后破除围堰，海水进入围堰后使两端封堵的一节输水管道漂浮在水面上；

5)安装气囊

先将气囊充气，然后分别将气囊跨接设置在两根高密度聚乙烯管热熔焊缝两侧的配重块上，多个气囊间隔排列，并编好序号；每隔一个气囊在配重块顶部上绑一条测绳，测绳上按1m间隔做好标记， 根据54～60m一节的输水管道和138～140m一节的输水管道的不同长度分成以下两种安装方式：

5.1)对于54～60m一节的输水管道，每根高密度聚乙烯管两侧各布置一个气囊，将一根吊带缠绕捆绑气囊数周，再将另两根吊带分别缠绕两相邻配重块两侧的上耳板和下耳板数周，最后将气囊上的吊带两端分别与配重块两侧的吊带连接；

5.2)对于138～140m一节的输水管道，每两根高密度聚乙烯管两侧各布置一个气囊，将一根吊带缠绕捆绑气囊数周后，将其两端分别与工字钢两端的吊耳连接；

6)输水管道运出基坑

停靠在码头内侧的挖泥船准确定位后，用挖泥船锚机通过缆绳将一节输水管道从基坑内慢速拖出，拖运时，缆绳必须和被拖运的一节输水管道保持在同一直线上；输水管道拖运出基坑后，在其两端分别使用挖泥船和浮吊栓钩，挖泥船和浮吊拉着一节输水管道缓慢外移，挖泥船和浮吊配合调整一节输水管道的位置和方向，使之位于水下的安装基槽上方；

7)输水管道的注水和下沉

一节输水管道运至安装基槽上方后，打开进水管外端的进水阀，输水管道缓慢进水，同时排气管排气，输水管道内水位均匀上升；此时需要密切观察输水管道的漂浮情况，发现该节输水管道两端出现不平衡时应及时关闭进水阀，在输水管道从漂浮状态转为悬浮状态前，等待输水管道内水流平稳后再开启进水阀继续注水；

当一节输水管道注水后至悬浮临界状态前时，安装在该节输水管道两侧的气囊产生的浮力增加了一节输水管道漂浮的浮力，此时该节输水管道不会突然下沉；观察气囊的排水情况后继续打开进水阀缓慢注水，直至该节输水管道内注满水；此时气囊已全部受力，水下的一节输水管道依然处于同一平面上而不会产生弯曲变形；在一节输水管道注满水以后，潜水员下水拆除封头板；

8)气囊放气沉放输水管道

拆除封头板后，放气人员将气囊缓慢放气，控制好一节输水管道的水下姿态；气囊放气体积变小，绕在气囊上的吊带得到释放而增大气囊与一节输水管道的距离，控制气囊的放气量，使吊带长度增加从而使该节输水管道缓缓地落入基槽内，输水管道两侧的气囊对称放气，同时观察该节输水管道的左右平衡状态，通过不停地调节放气量，控制该节输水管道的平衡；

放气人员通过观察水平面上各根拉紧测绳标记得知该节输水管道的下沉量，并判断该节输水管道在下沉过程中是否倾斜，来确定各气囊不同的放气速度；放气人员将各测绳测得的下沉量数据汇总给现场指挥，现场指挥根据汇总的下沉量数据指定相应编号的气囊放气并控制放气速度，同时潜水员在水下观察配重块下沉的位置和一节输水管道两端的不锈钢法兰的位置；当不锈钢法兰下沉到达安装位置时，气囊停止放气，用挖泥船起吊调整不锈钢法兰的水平位置，潜水员在水下进行该节输水管道和已沉放到位的一节输水管道的对接端口不锈钢法兰对接，完成该节输水管道的下沉定位和另一节输水管道端口的连接；

9)完成整条管线的连接和沉放

不锈钢法兰对接完成后，重复步骤5)～8)的过程，逐节完成各节输水管道的下沉定位和端口的连接，形成完整的输水管线；对各气囊继续放气，直至整条输水管线平稳地落至整平好的基槽位置内。