摘要：本文从潮间带特殊工况条件，分析潮间带吹填施工管线敷设的特点，介绍了潮间带管线施工的控制要点，解决潮间带吹填管线敷设的问题，有效直接降低疏浚吹填项目的实施成本。
关键词：潮间带；管线需求；管线敷设；敷设质量
一、前言
随着沿海地区经济的发展，结合国家海域使用权政策等因素，绿色和谐发展是疏浚吹填造地的基本原则。部分地区沿海大面积的潮间带养殖区征拆或迁移，导致港口发展和沿海土地开发应用成本、风险高居不下。而潮间带的特殊工况条件，也成为潮间带吹填施工管线敷设的难题。解决潮间带吹填管线敷设的问题，可以有效、直接的减少项目实施成本。
二、潮间带施工工况特点
潮间带是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位间的海岸，也就是海水涨至最高时所淹没的地方至潮水退到最低时露出水面的范围。按照地理资料介绍，在我国，潮间带资源集中于浙江、福建、江苏、上海和山东沿海地区。结合施工经验，潮间带管线敷设的工况主要体现在“风大”、“潮差大流水急”、“满足管线作业的时间和水域受限”三个方面。
（一）风浪大
潮间带海域常年风比较大，也是风力发电的首选。而对于管线作业，风浪影响会直接导致水上管线作业受阻、沉管下沉或起浮受阻。根据相关数据统计，潮间带主要受强冷空气、寒潮大风和气旋影响。因此，冬春季节是潮间带恶劣天气比较集中的时期。
（二）潮差大流水急,满足疏浚管线作业的时间和水域受限
潮间带的地形坡度比较缓的，由高潮位至低潮位渐变。因此，管线是布置在滩涂面上，高潮时，沉管会被淹没，水上管会自然漂浮；低潮时，沉管会露出，水上管会搁浅。对于管线敷设，需要趁高潮作业的主要有管线组装下水、水上管的对接、沉管起浮检查和维修及拆接、管线锚布设等等。根据半日潮和日潮潮汐特性，半日潮的潮间带满足管线作业的时间短，流水急，每天可存在两个高潮作业周期。日潮的潮间带可管线作业的时间相对长，流水较缓，但每天只有一个高潮作业时间。例如某工程，该站潮汐类型属正规半日潮，每天有两次涨落潮，每月有两次大潮，两次小潮。
三、潮间带管线需求
潮间带施工宜采取开挖施工通道的方式以尽可能缩短吹距，达到施工船产能和效益最大化。在满足船舶施工安全，首次开坡口的位置不在潮间带的取砂区，往往始开挖区域距离水陆架头达到3000~5000米，这也是必备的水域管线需求。考虑成本的投入和施工船舶开挖通道的效率，水域管线的总体需求由首次开完位置的水深等深线确定，潮间带施工的水上管宜在1000米左右，其余采用沉管。对于陆地管，需要考虑通道开挖的时间和土方、吹填区纳泥情况，满足首次裁短沉管之前陆地管的延伸需求，可考虑200米富裕量。从上面可知，潮间带施工管线初进场量接近最大需求量，施工期间截短沉管充当陆地管是节省项目管线投入的最有效措施，也是最为合理的施工方案。管线总体需求与5米水深位置、开挖区位置和陆地管需求量（含主线和支线）密切相关。
四、潮间带管线敷设
根据潮间带的环境特殊性，潮间带管线敷设特殊的地方，主要集中在水上浮管和沉管的差异。可见，潮间带管线的敷设需考虑潮速、超差和涨落潮循环时间等问题。以下忽略潮间带陆地管敷设的问题，对水上浮管和沉管进行分析：
（一）水上浮管的敷设
潮间带区域施工，水上浮管的敷设往往需要趁潮作业，这就是潮间带水上浮管敷设的特性。另，鉴于潮水的变化，水上浮管重复着搁浅和漂浮状态，搁浅期间，受风浪、水流等外在因素影响，水上浮管底部会与滩涂产生摩擦，易造成PE浮体类水上浮管紧固结构产生破坏。结合施工经验和潮间带水上浮管的曲挠性要求，潮间带施工区宜采取橡胶自浮管类水上浮管。以下以1000米水上浮管如何在潮间带区域敷设进行分析。潮间带区域水上浮管的组装，考虑潮水的限制，边组装边拖拽下水的方式受潮水的变化局限组装水上浮管的时间和地点，故宜采取陆上组装分段趁高潮下水的方式，每段长度控制在200米左右，视现场环境确定。
1水上浮管组装场地选择
水上浮管组装理想场地需选在半高潮能满足锚艇停靠的位置，且有满足水上浮管组装的工作平台，其中包括水上浮管组装的纵向走线需求和横向堆场。并且组装工作面上应无水工施工干扰和下水方向干扰物等。工作平台需满足履带挖掘机和常用液压汽车吊的工作需求，例如挖掘机的行走条件和汽车吊的起重跨度、等。通常水上浮管组装场地一般选在高潮有一定潮位的防浪堤和施工区围堰。若现场条件没能满足以上要求，最低要求高潮时潮水能满足水上浮管漂浮的状态，可采取牵引绳拖带的方式解决潮水限制的问题。
2水上浮管组装和连接成型
水上浮管的组装在场地选择后进行，选用的施工机械有挖掘机、铲车和液压汽车吊。水上浮管先根据现场环境进行分排，每排控制在200米左右，条件允许可两段对接好下水，主要视水上浮管下水时间需求和满足锚艇作业潮水的时间。水上浮管是疏浚管线根据技术状态应对接后，利用螺丝连接紧固形成密封即可，管线法兰孔需全部上满螺栓，避免应力分布不均衡造成管线施工期间泄露，组装好的每排水上浮管两端设置抛锚工作平台。每排组装好的水上浮管根据潮水情况，趁高潮进行下水，因此水上浮管在组装过程中需了解潮水变化和高潮的时机做好水上浮管的下水计划。
水上浮管的下水通常需配辅助设备有锚艇、挖掘机和液压汽车吊。水上管下水由一端往另一端推进，不能从中间开始。鉴于是多方位作业，作业前需对锚艇、挖掘机和液压汽车吊进行技术交底。交底内容包括管线的数量、下水过程的操作方法和应该注意的事项。
水上浮管的连接成型是在水上浮管在陆地组装全部下水和沉管或水陆架头完成后，将水上浮管与施工船尾、沉管或水陆架头进行连接，形成封闭的输泥管路。由于施工船就位是在管线敷设完毕之后，水上浮管的连接成型一般由沉管头或水陆架头往船尾依次分段连接，若施工船已就位，也可以采取由沉管头（或水陆架头）和船尾往中间推进，最后进行中间对接。以上连接推进的方式，都需要考虑潮水的限制问题。须严格执行“潮高时对接浅水区，潮低时对接深水区”的原则，以免出现误工，造成管线敷设的滞后。
3水上管锚固
施工过程中，水上浮管一般是受横流作用，水上浮管应根据水流、风向布设成平滑的弧形，避免水上浮管出现大角度弯曲。居于潮间带的特殊环境，水上浮管应设置涨、退潮两种方向的管子锚（见下图）。水上浮管锚固的材料应满足抓力要求。根据现场环境，每长度为160~200米水上浮管需布设一涨水锚和一退水锚，尾缆钢丝绳长度宜100~120米。
（二）沉管的敷设
潮间带施工首先是开挖通道，在水上浮管长度不变的情况下，为能节约投入的管线设备，沉管的长度应根据开挖的区域变化而变化。开挖通道期间，沉管的需求量应最大，随着通道的开挖进度，以及施工船施工要求，需及时调整沉管的长度，调整的次数和长度与通道的长度相关。潮间带上敷设的沉管，低潮时会全部裸露，并且是最靠近岸边，受潮水的限制更加直接，影响范围更大。沉管对接、下沉、起浮和拆卸的作业时间，就只有潮水涨至能满足锚艇航行到退至不能满足锚艇航行的这段时间。潮间带的潮水，高平潮往往会很短，一般在1小时以内，甚至连涨至最高潮马上退潮的这种情况都有。可见潮间带沉管作业时间非常仓促，但沉管的就位、对接和沉放需求时间往往会很长。一个高潮不能完成作业，将会出现停工侯潮的现象。下面对沉管的敷设进行分析：
1场地选择
沉管组装的场地与水上浮管组装场地的情况大致相同，主要考虑沉管的分段长度问题，以沉管拖带和对接的安全性进行优劣分析，一般沉管分段长度宜500米，因此沉管的组装场地下水面的长度为500米以上最为适宜。因沉管漂浮的水深要求相对比水上浮管要浅，沉管可采用整体分段下水和边对接边下水结合的方式。
2沉管的组装
潮间带区域沉管浮管的组装，考虑潮水的限制，边组装边拖拽下水的方式受潮水的变化局限组装沉管管的时间和地点，故宜采取陆上组装分段趁高潮下水的方式，每段长度控制在500米左右，视现场环境确定。
沉管的组装前须对敷设路径周边进行水深测量，并确定沉管的敷设位置和长度。沉管敷设位置需整体考虑通道和开挖施工区的位置、沉管裁管计划和方便绞吸船施工等因素，方便下步的沉管裁管并不影响绞吸船开挖范围。沉管的组装需考虑敷设场地的平整度，合理处理落差的问题。沉管组装时管线法兰孔需全部上满螺栓，避免应力分布不均衡造成管线施工期间泄露，组装好的每排沉管两端设置对接工作平台，并且两端管口需安装盲板避免进水。沉管头的设置应由三套浮筒管组成，第一套为排气阀管，主要是安装排气阀，其余两套是状态比较好的浮筒钢管。沉管尾需安装进水阀，进水阀的位置应设置高潮位以下，满足沉管灌水的需要。
3沉管的下水、就位和下沉
沉管的下水前应进行密封性检查，下水方式与水上管相同，操作过程中应注意单次下水的长度，一次下水长度过长，易造成管线螺栓松动或破坏。
沉管的就位包括多段连接成型和就位，这一过程需求的时间相对比较长，受潮水限制最为严重。沉管的就位由水陆架头开始，潮水条件满足的情况下，每段沉管就位的定位和对接时间约5小时。潮间带作业的时间非常短，往往会出现就位失败现象。沉管越长就位时间越长，越容易出现船舶搁浅沉管就位停滞。为能更好的控制沉管敷设的质量和时间，组装好的沉管宜分先后秩序进行就位，每下水一段立刻预就位一段,分段对接的工作平台需锚固，直至整条沉管对接完毕。以上利用分组作业将劳动强度分散的方法，使沉管的就位操作批次进行，效率和质量更加可控。
五、如何保证潮间带管线敷设的质量
（一）水上浮管
潮间带区域水上浮管的敷设质量，主要狠抓以下几个方面：
1、原则上选用橡胶自浮管作为水上浮管的主要管线设备，杜绝使用PE浮体水上浮管，PE浮体的损坏，会造成浮管下沉胶管打折发生爆管故障；
2、水上浮管组装时，水上浮管在陆地组装时务必抓质量关，要采用优质的螺丝，并上满螺丝，螺丝需紧固密封，达到船舶的施工要求；
3、根据现场情况，适配相应重量的锚具，施工过程中，水上浮管应平顺，不弯折；
4、橡胶自浮管的水上浮管不应参差橡胶短管，杜绝薄弱之处，克服流水急、风浪大等环境因素；
5、对于潮水限制问题，水上联接和维护时采取班组作业“先急后缓”，急潮水限制之急，缓正常施工后之缓。
6、管线组装时需选择合适功率和数量的起重设备，其中包括挖掘机、汽车吊和锚艇等等。
（二）沉管
潮间带区域沉管的敷设质量，主要狠抓以下几个方面：
1、原则上选用新管管作为沉管的主要管线设备，杜绝使用质量差的橡胶短管和钢管；
2、应计划好临时通道的施工方案，综合考虑沉管的位置和长度，施工期间沉管不宜经常更改，减少潮间带沉管施工的频率；
3、沉管组装时，沉管在陆地组装时务必抓质量关，要采用优质螺丝，并上满螺丝，螺丝需紧固密封，达到船舶的施工要求；
4、沉管分段就位时，应采取分段抛锚定位，避免大弯度出现；
5、沉管全部就位后，沉放应在同一流向连续进行，避免间断灌水和不同流向操作；
6、沉管就位前，需综合考虑班组作业，配备足够数量的辅助船舶和机械，并进行技术交底；
7、因潮间带的施工区垃圾比较多，沉管的排气阀应定期检查，杜绝排气阀故障影响施工以及沉管的安全；
8、潮间带落差比较大、上下坡段应采用爬坡管进行过渡。
六、结论
潮间带施工，因为潮水限制，结合施工成本和安全要求，前期需要开挖施工通道，水域的管线需求量比较大，组装强度和压力集中，而每天满足作业条件的单位时间少，项目策划的时候，应尽早确定船舶和管线的进场计划。潮间带的不可控因素影响，在船舶进场前务必完成管线进场和组装。另，潮间带管线敷设应结合工程安排进行，应进一步完善敷设方案，通过管线的技术化和机械化管理，保证施工船潮间带施工的时间利用率。
论文作者:龙日旺
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/11
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