水下管道

水下管道

正文

敷設在江、河、湖、海的水下用來輸送液體、氣體或鬆散固體的管道。水下管道不受水深、地形等條件限制，輸送效率高、耗能少。大多數埋於水下土層中，因而檢查和維修較困難。登入部分常處於潮差段或波浪破碎區，易受風浪、潮流、冰凌等影響，在規劃和設計時要考慮預防措施。
材料與構造　水下管道多為鋼筋混凝土管和鋼管。按其斷面構造可分為單層管、雙層管和三層管（見圖）。單層管用於輸送常溫的單一材料的液體、氣體或固體；雙層管用於輸送兩種材料或在輸送過程中需保溫的液體或氣體；三層管用於在輸送過程中需加熱的液體或氣體。

水下管道

設計原則　水下管道的直徑，根據輸送材料的性質、輸送量和輸送速度等因素按流體力學計算確定。管壁材料和厚度先按經驗假定，而後根據各種荷載作用核算其應力和變形。若不符合規定，則再修改。計算時通常需考慮管道在施工時和正常運轉時的內部和外部受力狀態。對雙層管及三層管，內管及外管需按不同受力狀態分別進行計算。還需驗算由內壓和外壓、溫度變化以及管線彎曲引起的管壁應力；核算管道在試壓荷載作用下的強度，管道在可能發生的水擊壓力作用下的應力，以及管道在地震作用下的應力。由於水擊壓力和地震作用均為短期荷載，因而材料的設計強度均可提高。為了提高管道抗腐蝕能力，應適當增加鋼管壁厚。在管道敷設過程中和敷設後均須驗算穩定性，包括在波浪、水流（主要為潮流）、冰層壓力和流水衝擊力作用下管道的穩定性，以及由於管道基底面不平整、地基基礎的不均勻沉陷而對管道穩定性的影響。調節水下管道的重量，可以降低管道在施工敷設時的應力和保持管道在敷設過程中和敷設後的穩定。調節的方法有增重調節法（調節管道單位長度的重量，增加管壁厚度，在管道上連續或間隔地覆蓋壓塊，管道內充水等）和浮力調節法（用浮筒的浮力來調節管道重量）。
施工方法　當穿越寬度不大的江、河時可以採用頂管法或盾構法施工。當穿越湖泊或海峽時可採用：①漂浮敷設法。管道在陸上製作加工組裝成管段，浮運至敷設地點，在作業船上焊接管段之間的接頭，然後使管道下沉就位。②牽引敷設法。管道在陸上製作加工，並焊接成數百米長的管段，然後用牽引設備（卷揚機、船舶等）沿水底或水面牽引,同時在岸邊把管段接長,直至整根管道牽引到預定敷設位置為止。③敷管船敷設法。管道製作加工都在敷管船上進行，每敷設一管段後就前進一定距離。單節管道由駁船供應。不論採用哪一種敷設方法，均應按不同受力狀態覆核管道的應力。如應力太大應採取相應的加固措施。
發展趨勢　自50年代以來，水下管道敷設量不斷增長，過去只能跨越江、河，現在已發展到跨越深海。在現階段，敷管船的自動化程度不斷提高；鋼材及混凝土用料更進一步適應水下的要求；管道的製作開始趨於標準化；利用自動電焊和自動探傷攝影；採用陰極防腐蝕技術以及套用自動控制技術和遙測遙控裝置，使水下管道的安全性和耐久性大大提高。

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