[發明專利]一種基于淺海吹填區海底管線的保護的設計方法

有效

• 申請號: 201310579244.5
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103556654A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 孫立強;唐研;宋俊強;高偉;王宇光;趙伯韜;胡軍;管新崗;任燚;閆澎旺;郭炳川;霍知亮
• 申請（專利權）人: 中交天航港灣建設工程有限公司;天津大學
• 主分類號: E02D29/063
• 分類號: E02D29/063
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 鄭乘澄

技術領域

本發明屬于海底管線保護技術領域，特別是涉及一種基于淺海吹填區海底管線保護的設計方法。

背景技術

圍海造路是沿海地區緩解土地供求矛盾、擴大社會生存和發展空間的有效手段，具有巨大的社會和經濟效益。但是有時候圍海造路會對其周圍地上和地下的環境造成不可估量的影響。在圍海造陸過程中，經常會出現規劃區域覆蓋一些海底管線例如油氣管線等情況，海底管線通常承擔著關系經濟民生的重要用途，因此在圍海造陸施工中必須對其進行專項的保護，以確保管線安全。

在圍堤、防波堤等水工結構橫跨海底管線設置的保護海底管線的剛性結構，稱為剛性體，例如大圓筒裝置。在吹填造陸范圍內鋪設的海底管線通過剛性體由外海進入吹填區內時，由于吹填使管道上部的荷載大面積增加，同時由于管線很長，管線總處于局部荷載增加、局部荷載不變的狀態，吹填區內吹填土產生的上覆重量會直接使管壁受到的應力增加，局部荷載的增加致使交叉處的管線產生撓曲變形，在管道中產生附加的拉、壓應力。如果管道中的附加應力與管道在操作狀態下原有應力（如溫度和內壓引起的應力）的組合超過管道材質的屈服應力時，管線將發生破壞。

鑒于此，我們引入了通過在應力集中區域進行荷載分級過渡理論，從而在吹填完成后降低對管線的應力影響，確保管線不受破壞。為了達到荷載分級過渡的目的，我們設計了分級荷載過渡的結構形式，通過不同區段不同結構標高的形式，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。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于淺海吹填區海底管線的保護的設計方法，通過該方法設計出來的保護方案可以保護海底管線。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種基于淺海吹填區海底管線的保護方法，其特征在于：

（1）、根據圍海造陸規劃標高計算吹填荷載，確定吹填荷載的大小q，根據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q₀；

（2）、結合彈性地基梁理論和數值計算方法對吹填荷載q下海底管線的變形和應力情況進行計算，確定海底管線的安全性；

（3）、如果上述計算應力得出的組合應力過大，在一定長度海底管線范圍內采取相應的保護結構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n分級段施加q_n，最后的保護段施加到總荷載q，通過計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和相應的分級荷載下海底管線的變形和應力計算來確定荷載過渡段的分級數；

（4）、結合彈性地基梁方法和數值計算方法對荷載分級過渡后的海底管線進行相應的變形和應力組合計算，判斷海底管線的安全性；

（5）、根據上述計算的結果分析可能解決上述問題的荷載分級過渡保護結構；

（6）、根據實際工況選擇荷載分級過渡保護結構類型以及結構；

（7）、根據上述選定的荷載分級過渡保護結構類型以及制定具體的施工方法。

本發明具有的優點和積極效果是：通過本發明設計出的防護結構使管線上部的荷載呈臺階狀分級過渡，從而使施工區外側原地表荷載與施工區內側完全吹填荷載之間管線所承受荷載可以均勻過渡，有效確保管線不發生大的彎曲變形突破極限應力導致管道破壞，該法即減少了采用完全保護所投入的大量的人力、物力，又減少了其施工機械和能源的浪費，是一種即環保又經濟的方法。

附圖說明

圖1是吹填區管線無防護結構的荷載分布示意圖；

圖2是吹填區內管線荷載分級過渡的荷載分布示意圖；

圖3是第一級分級過渡段的結構示意圖；

圖4是圖3的Ⅰ-Ⅰ剖面圖；

圖5是圖4中A部放大圖；

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。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

一種基于淺海吹填區海底管線的保護方法，其特征在于：

（1）、根據圍海造陸規劃標高計算吹填荷載，確定吹填荷載的大小q，根據海底管線8上岸段的埋深確定無吹填荷載海底管線8的荷載q₀；

（2）、結合彈性地基梁理論和數值計算方法對吹填荷載q下海底管線8的變形和應力情況進行計算，確定海底管線8的安全性；