一種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于：主要包括豎樁、斜樁、橫梁、縱梁以及蓋板，其中豎樁分布在吹填區(qū)內(nèi)的海底管線的兩側(cè)，并且海底管線的單側(cè)至少設(shè)有一排豎樁；在吹填區(qū)內(nèi)以剛形體為起點(diǎn)沿管線方向呈階梯式布局，并且是逐級增高；在最外側(cè)豎樁上每隔一定距離設(shè)有一組斜樁；在豎樁的上頂部垂直管線方向通過緊固件鋪設(shè)有橫梁；在所述的橫梁上表面沿海底管線方向通過緊固件鋪設(shè)有縱梁；采取防護(hù)結(jié)構(gòu)使管線上部的荷載呈臺階狀分級過渡，從而使施工區(qū)外側(cè)原地表荷載與施工區(qū)內(nèi)側(cè)完全吹填荷載之間管線所承受荷載可以均勻過渡，有效確保管線不發(fā)生大的彎曲變形突破極限應(yīng)力導(dǎo)致管道破壞。
【專利說明】一種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海底管線保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]圍海造路是沿海地區(qū)緩解土地供求矛盾、擴(kuò)大社會生存和發(fā)展空間的有效手段，具有巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。但是有時(shí)候圍海造路會對其周圍地上和地下的環(huán)境造成不可估量的影響。在圍海造陸過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)規(guī)劃區(qū)域覆蓋一些海底管線例如油氣管線等情況，海底管線通常承擔(dān)著關(guān)系經(jīng)濟(jì)民生的重要用途，因此在圍海造陸施工中必須對其進(jìn)行專項(xiàng)的保護(hù)，以確保管線安全。
[0003]在圍堤、防波堤等水工結(jié)構(gòu)橫跨海底管線設(shè)置的保護(hù)海底管線的剛性結(jié)構(gòu)，稱為剛性體，例如大圓筒裝置。在吹填造陸范圍內(nèi)鋪設(shè)的海底管線，當(dāng)管線通過剛性體由外海進(jìn)入吹填區(qū)內(nèi)時(shí)，由于吹填，使管道上部的荷載大面積增加，同時(shí)由于管線很長，管線總處于局部荷載增加、局部荷載不變的狀態(tài)，吹填區(qū)內(nèi)吹填土產(chǎn)生的上覆重量會直接使管壁受到的應(yīng)力增加，局部荷載的增加致使交叉處的管線產(chǎn)生撓曲變形，在管道中產(chǎn)生附加的拉、壓應(yīng)力。如果管道中的附加應(yīng)力與管道在操作狀態(tài)下原有應(yīng)力(如溫度和內(nèi)壓引起的應(yīng)力)的組合超過管道材質(zhì)的屈服應(yīng)力時(shí)，管線將發(fā)生破壞。
[0004]鑒于此，我們引入了通過在應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行荷載分級過渡理論，從而在吹填完成后降低對管線的應(yīng)力影響，確保管線不受破壞。為了達(dá)到荷載分級過渡的目的，我們設(shè)計(jì)了分級荷載過渡的結(jié)構(gòu)形式，通過不同區(qū)段不同樁頂標(biāo)高的形式，使得吹填過程中的管線上部荷載分級傳遞至海底管線以下土層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、安裝使用方便、有效的保護(hù)了海底管線的淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置。
[0006]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:主要包括豎樁、斜樁、橫梁、縱梁以及蓋板，
[0008]其中豎樁分布在吹填區(qū)內(nèi)的海底管線的兩側(cè)，并且海底管線的單側(cè)至少設(shè)有一排豎樁；
[0009]在吹填區(qū)內(nèi)以剛形體為起點(diǎn)沿管線方向呈階梯式布局，并且是逐級增高；
[0010]在最外側(cè)豎樁上每隔一定距離設(shè)有一組斜樁；
[0011]在豎樁的上頂部垂直管線方向通過緊固件鋪設(shè)有橫梁；
[0012]在所述的橫梁上表面沿海底管線方向通過緊固件鋪設(shè)有縱梁；
[0013]在每個(gè)階梯面的縱梁上表面通過緊固件鋪設(shè)有蓋板。
[0014]本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施:[0015]所述斜樁與海底管線的徑向方向的豎直斷面的夾角α為30°?50° ;斜樁與海底管線軸線方向豎直斷面的夾角β為40°?50°。
[0016]所述緊固件采用耙釘、自攻螺絲或者綁扎構(gòu)件。
[0017]在所述相鄰豎樁之間通過緊固件固定安裝有桁架。
[0018]所述立樁與相鄰的橫梁之間設(shè)有斜撐。
[0019]所述的豎樁、斜樁、橫梁、縱梁以及蓋板均采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:由于本發(fā)明將采用上述防護(hù)結(jié)構(gòu)使管線上部的荷載呈臺階狀分級過渡，從而使施工區(qū)外側(cè)原地表荷載與施工區(qū)內(nèi)側(cè)完全吹填荷載之間管線所承受荷載可以均勻過渡，有效確保管線不發(fā)生大的彎曲變形突破極限應(yīng)力導(dǎo)致管道破壞，該法即減少了采用完全保護(hù)所投入的大量的人力、物力，又減少了其施工機(jī)械和能源的浪費(fèi)，是一種即環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明施工便捷，保護(hù)結(jié)構(gòu)頂面處于潮間區(qū)，盡量避免水下施工，所有上部結(jié)構(gòu)單體組裝，多斷面形成流水作業(yè)，可充分利用潮間時(shí)間；對工料機(jī)要求低，材料渠道寬，船機(jī)稍作改造便可施工，減少工前準(zhǔn)備時(shí)間，可操作性強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在簡便工藝條件，可操作性強(qiáng)的施工方法下對海底管線形成有效安全的保護(hù)。全木質(zhì)結(jié)構(gòu)降低自重減弱剛性，可保證施工過程以及完工后的安全系數(shù)，對管線影響小，提高了安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是吹填區(qū)管線無防護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載分布示意圖；
[0022]圖2是吹填區(qū)內(nèi)管線荷載分級過渡的荷載分布示意圖；
[0023]圖3是第一級分級過渡段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是圖3的1-1剖面圖；
[0025]圖5是圖4中A部放大圖；
[0026]圖6是圖3的I1-1I剖面圖；
[0027]圖中:1、豎樁；2、斜樁；3、橫梁；4、縱梁；5、蓋板；6、桁架；7、斜撐；8、海底管線；9、剛性體；10、緊固件。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0029]請參閱圖1至圖6，一種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，主要包括豎樁1、斜樁2、橫梁3、縱梁4以及蓋板5，
[0030]其中豎樁I分布在吹填區(qū)內(nèi)的海底管線8的兩側(cè)，并且海底管線的單側(cè)至少設(shè)有一排豎樁I ;豎樁的排數(shù)根據(jù)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選定，排數(shù)越多其穩(wěn)定性就越強(qiáng)。
[0031]在吹填區(qū)內(nèi)以剛形體9為起點(diǎn)沿管線方向呈階梯式布局，并且是逐級增高，為便于說明，特定于靠近剛性體9的為第一級分級過渡段，臺階的個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際分級過渡段的長度進(jìn)行合理化選擇；
[0032]在最外側(cè)豎樁I上每個(gè)一定距離設(shè)有一組斜樁2 ；
[0033]在豎樁I的上頂部垂直管線方向通過緊固件鋪設(shè)有橫梁3 ；[0034]在所述的橫梁3上表面沿海底管線方向通過緊固件鋪設(shè)有縱梁4 ；
[0035]在每個(gè)階梯面的縱梁4上表面通過緊固件鋪設(shè)有蓋板5。
[0036]本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施:
[0037]所述斜樁2與海底管線8的徑向方向的豎直斷面的夾角α為30°~50° ;斜樁2與海底管8線軸線方向豎直斷面的夾角β為40°~50°。
[0038]所述緊固件10采用耙釘、自攻螺絲或者綁扎構(gòu)件。
[0039]在所述相鄰豎樁I之間通過緊固件固定安裝有桁架6。
[0040]所述豎樁I與相鄰的橫梁3之間設(shè)有斜撐7。 [0041]上述保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)思路如下:
[0042](I)、根據(jù)圍海造陸規(guī)劃標(biāo)高計(jì)算吹填荷載，確定吹填荷載的大小q,根據(jù)海底管線上岸段的埋深確定無吹填荷載海底管線段的荷載％;
[0043](2)、結(jié)合彈性地基梁理論和數(shù)值計(jì)算方法對吹填荷載q下海底管線的變形和應(yīng)力情況進(jìn)行計(jì)算，確定海底管線的安全性；
[0044](3)、如果上述計(jì)算應(yīng)力得出的組合應(yīng)力過大，在一定長度海底管線范圍內(nèi)采取相應(yīng)的保護(hù)結(jié)構(gòu)使管線承受的荷載分級過渡增加，使荷載q分級過渡，即在第一分級段施加Q1，第二分級段施加q2，……第η分級段施加qn，最后的保護(hù)段施加到總荷載q，通過計(jì)算荷載差變形量確定荷載過渡段的總長度以及每級段的長度；由吹填荷載q和相應(yīng)的分級荷載下海底管線的變形和應(yīng)力計(jì)算來確定荷載過渡段的分級數(shù)；
[0045](4)、結(jié)合彈性地基梁方法和數(shù)值計(jì)算方法對荷載分級過渡后的海底管線進(jìn)行相應(yīng)的變形和應(yīng)力組合計(jì)算，判斷海底管線的安全性；
[0046](5)、根據(jù)上述計(jì)算的結(jié)果分析可能解決上述問題的荷載分級過渡保護(hù)結(jié)構(gòu)；
[0047](6)、根據(jù)實(shí)際工況選擇荷載分級過渡保護(hù)結(jié)構(gòu)類型以及結(jié)構(gòu)；
[0048](7)、根據(jù)上述選定的荷載分級過渡保護(hù)結(jié)構(gòu)類型以及結(jié)構(gòu)制定具體的施工方法。
[0049]所述的豎樁、斜樁、橫梁、縱梁以及蓋板均采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，全木質(zhì)結(jié)構(gòu)降低自重減弱剛性，可保證施工過程以及完工后的安全系數(shù)，對海底管線影響小，提高了安全性。
[0050]下面以渤西管線保護(hù)為例進(jìn)一步說明，渤西管線區(qū)域內(nèi)土質(zhì)較軟，強(qiáng)度指標(biāo)低，并且在海上作業(yè)時(shí)，施工難度大。在吹填造陸渤西管線防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，擬采用木樁防護(hù)結(jié)構(gòu)的方案，方案在管線兩側(cè)分別打設(shè)兩排木樁，每隔一定距離設(shè)置一對斜樁，用以承擔(dān)吹填過程中產(chǎn)生的水平荷載，并且保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，上部蓋板采用木板。
[0051]設(shè)計(jì)保護(hù)結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)要點(diǎn):
[0052]( I)符合分級荷載過渡保護(hù)模型
[0053](2)滿足施工可行性
[0054](3)滿足工程經(jīng)濟(jì)性
[0055]該保護(hù)結(jié)構(gòu)可將蓋板以上的吹填土荷載由木樁傳遞到海底管線以下的土層，沿管線安裝，以不同的蓋板頂面標(biāo)高分段，從而達(dá)到保護(hù)模型管線承受的吹填土荷載分級過渡的要求。具體以臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)三期14區(qū)渤西管線保護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為例，本工程使用結(jié)構(gòu)具體指標(biāo)為:自吹填區(qū)與管線交匯邊界在施工區(qū)域內(nèi)形成的400m保護(hù)段作為保護(hù)范圍，管線兩側(cè)每側(cè)布置雙排豎樁，保護(hù)段設(shè)有三級如圖2，樁徑20cm，兩排內(nèi)樁間距2.3m,單側(cè)內(nèi)外樁間距1.2m，沿軸線縱向樁間距為0.6m，軸線方向每隔4.Sm兩側(cè)布置斜樁用以承擔(dān)吹填過程中產(chǎn)生的水平荷載，并保證整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在豎樁的頂部垂直于海底管線方向采用20cm*20cm方木架設(shè)橫梁，在橫梁的上方，沿海底管線方向架設(shè)20cm*20cm方木縱梁，縱梁間距為木樁設(shè)計(jì)間距，縱梁上部架設(shè)蓋板，蓋板采用木板，厚度為5cm，用來抵抗上部吹填荷載，使荷載通過木樁傳遞給基礎(chǔ)。軸向方向相鄰樁之間以直徑約IOcm圓木祐1架連接確保穩(wěn)定性。樁底統(tǒng)一標(biāo)高為-8m，樁頂標(biāo)高至起點(diǎn)開始O?150m為+2m，150?300m為+2.5m, 300?400m為+3m。蓋板和縱梁采用自攻螺釘連接，其他各部件采用耙釘或綁扎連接，以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。
[0056]由于本發(fā)明將采用上述技術(shù)方案，采取防護(hù)結(jié)構(gòu)使管線上部的荷載呈臺階狀分級過渡，從而使施工區(qū)外側(cè)原地表荷載與施工區(qū)內(nèi)側(cè)完全吹填荷載之間管線所承受荷載可以均勻過渡，有效確保管線不發(fā)生大的彎曲變形突破極限應(yīng)力導(dǎo)致管道破壞，該法即減少了采用完全保護(hù)所投入的大量的人力、物力，又減少了其施工機(jī)械和能源的浪費(fèi)，是一種即環(huán)保又經(jīng)濟(jì)的方法。
[0057]另外本發(fā)明施工便捷，保護(hù)結(jié)構(gòu)頂面處于潮間區(qū)，盡量避免水下施工，所有上部結(jié)構(gòu)單體組裝，多斷面形成流水作業(yè)，可充分利用潮間時(shí)間；對工料機(jī)要求低，材料渠道寬，船機(jī)稍作改造便可施工，減少工前準(zhǔn)備時(shí)間，可操作性強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)效益主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了在簡便工藝條件，可操作性強(qiáng)的施工方法下對海底管線形成有效安全的保護(hù)。全木質(zhì)結(jié)構(gòu)降低自重減弱剛性，可保證施工過程以及完工后的安全系數(shù)，對管線影響小，提高了安全性。
[0058]以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:主要包括豎樁、斜樁、橫梁、縱梁以及蓋板， 其中豎樁分布在吹填區(qū)內(nèi)的海底管線的兩側(cè)，并且海底管線的單側(cè)至少設(shè)有一排豎樁； 在吹填區(qū)內(nèi)以剛形體為起點(diǎn)沿管線方向呈階梯式布局，并且是逐級增高； 在最外側(cè)豎樁上每隔一定距離設(shè)有一組斜樁； 在豎樁的上頂部垂直管線方向通過緊固件鋪設(shè)有橫梁； 在所述的橫梁上表面沿海底管線方向通過緊固件鋪設(shè)有縱梁； 在每個(gè)階梯面的縱梁上表面通過緊固件鋪設(shè)有蓋板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:所述斜樁與海底管線的徑向方向的豎直斷面的夾角α為30°?50° ;斜樁與海底管線軸線方向豎直斷面的夾角β為40°?50°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:所述緊固件采用耙釘、自攻螺絲或者綁扎構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:在所述相鄰豎樁之間通過緊固件固定安裝有桁架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:所述立樁與相鄰的橫梁之間設(shè)有斜撐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺海吹填區(qū)海底管線保護(hù)裝置，其特征在于:所述的豎樁、斜樁、橫梁、縱梁以及蓋板均采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F16L57/00GK103557366SQ201310578343
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】唐研, 謝衛(wèi)東, 王金偉, 黃劍, 李興建, 柳軍生, 任燚, 張巖, 孫立強(qiáng), 閆澎旺, 郭炳川, 霍知亮 申請人:中交天航港灣建設(shè)工程有限公司