气囊辅助安装管道的方法 【技术领域】
本发明涉及一种气囊辅助安装管道的方法，属水下施工的技术领域。
背景技术
在管道水下施工中，要涉及到管道的运输、安装，管道要分成许多节，在水下进行法兰联接或哈弗联接，需要起重船、驳船及拖轮等许多大型船机设备的配合。若是在浅水区域内施工，这些船机设备无法投入使用。
管道在水下联接，需要潜水员水下作业，要受到地形、水流、气候和能见度的很大影响，在水流急和浪涌大的水域作业其难度就更大。一旦联接失败，就要在管道联接处做围堰，采取浇灌混凝土封闭联接处或水下焊接等补救措施。施工困难、工期长、风险大、成本高，始终困扰着管道水下施工。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题就是要完全改变目前管道水下施工的方法，提供一种避免水下作业，减小作业风险，高效率的施工方法。
本发明-气囊辅助安装管道的方法的总体方案是：
1、将首节管道的前端封堵住，在封堵物或管道壁上设有进、排水口，如果首节管道要完全入水，其后端应采用气囊封堵；
2、其他准备联接的管道的入水端都用气囊封堵住，令管道入水；
3、管道在漂浮状态下进行联接操作；
4、当管道联接完成后，管道需要下沉时，开启进、排水口的阀门，并给管道和气囊排气，水会进入管道内，管道下沉；
5、管道需要再次联接时，给放置在管道口处的气囊充气，然后给管道内充气，管道内的水会从进、排水口流出，管道浮起，关闭进、排水口阀门，再次进行管道联接。
重复本方案的2～5。
本发明采用以下具体的技术方案：
管道的封堵多用法兰上安装盲板的方式，盲板的材料有钢板、塑料或橡胶板等，但盲板的安装、拆卸较麻烦，不如气囊来得简单、快捷。所述的气囊辅助安装管道的方法，管道前端封堵可以用的盲板或气囊封堵，盲板上可设置进、排水口，也可以设置充、排气口，封堵用的气囊可带有贯穿气囊两端的穿心管，可通过穿心管向管道内注、排水或充、排气，还可以给其他气囊充、排气。
封堵用的气囊一般都含有骨架材料，其伸长率差别较大，但一般不会大于25％，为了防止气囊周长过长，在充气时不能完全舒展而影响密封效果，以及方便气囊的放置和取出，气囊在未充气时的周长要小于被封闭内腔的周长，故，所述的气囊辅助安装管道的方法，封堵用的气囊在充盈时，管道的内腔被完全封闭，气囊在未充气时的周长为被封闭的内腔周长的80～97％。
封堵用的气囊的工作气压影响到气囊与管道内壁的摩擦力和抵抗水压的作用力，故，所述的气囊辅助安装管道的方法，封堵用的气囊的工作压力为0.15～0.5MPa。
封堵用的气囊的长度关系到封堵的严密性和与管道内壁的摩擦力，气囊的长度过大造成不必要的浪费，充排气的时间长，影响工作效率，故，所述的气囊辅助安装管道的方法，封堵用的气囊的封头呈半球形或椭圆形的，其长径比应为1.2～3.5，封堵用的气囊地封头呈圆锥形的，其长径比应为2～4.5。
有些管道过长，管道浮起或下沉时，水会集中在管道的前端，使管道弯曲，可能会造成管道折断，还有些铸铁或混凝土的管道，在浮起和下沉时不允许有较大的弯曲，为了减少管道浮或下沉时的弯曲，就要避免水集中在管道的前端，故，气囊辅助安装管道的方法，管道中可放置多个气囊，将管道内腔分隔成多个舱。
所述的气囊辅助安装管道的方法，可以令欲联接的管道完全入水，浮在水面上进行联接，亦可采用一端在水中，另一端在岸上，可以联接好另一节管道再入水，还可令联接端入水后再联接。
可以让管道横向下水，圆形的管道可以滚下水，亦可采取纵向的下水方式，故，所述的气囊辅助安装管道的方法，可以让管道横向下水，亦可采取纵向的下水方式，管道纵向下水时，岸上段的管道可以采用气囊或滑车或滑靴或支架将其托起送下水。
气囊辅助安装管道的方法，首节管道前端可采用远程控制的进排水阀门。
水中管道施工的周期较长，经常要受到气候、浪涌和水流等因素的影响，管道会发生漂移，有必要给管道定位，故，所述的气囊辅助安装管道的方法，可在管道水中铺设线路上设置定位桩或定位锚，也可以采用定位船定位。
有益效果
本发明所述的气囊辅助安装管道的方法，变水下作业为水面或岸边作业，省去了管道的水上运输，不会占用码头、使用起重设备和驳船，节省了水运成本；管道在水面或岸边联接，不再需要潜水员的水下作业；管道在水中转动较轻便，起浮或下沉操作简便，无需起重船、驳船及拖轮等许多大型船机设备的配合；能适合各种水域施工；施工质量远高于现有技术；施工风险和施工成本低。
本发明所述的气囊辅助安装管道的方法，在大型管道施工中的优势更为突出。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
【附图说明】
附图1为本发明首节管道前端下水，后端在岸边与其他管道联接示意图；
附图2为本发明首节管道下水，与另一节管道的前端在水中联接示意图；
附图3为本发明管道完全下水，浮在水面上联结示意图；
附图4为本发明管道下沉时的状态示意图。
图中：1是钢管，2是法兰，3是盲板，4是进、排水口，5是封堵气囊，6是穿心管，7是滚动气囊。
【具体实施方式】
实施例1，如图1所示，取水钢管水中施工方法。钢管1的直径为2m，总长度为1000m，分为二十节，采用法兰、螺栓联接，本发明的施工方案：
1、将首节钢管1的前端采用封堵气囊5封堵，封堵气囊5带有穿心管6，穿心管6上的进、排水口4安装了远程控制阀门，前端的封堵气囊5没有紧急情况，一般不能排气；
2、令首节钢管1的前段入水，其后段在岸上与其他钢管1组装联接；
3、下水时，将岸上的钢管1的管口用封堵气囊5封堵充气至0.5MPa；
4、通过封堵气囊5的穿心管6以向钢管内充气，穿心管6上的进、排水口4阀门开启，钢管1里的水在气压的作用下通过穿心管6被挤出，钢管浮起，关闭穿心管6上的进、排水口4的阀门；
5、用四条滚动气囊7托起岸上段的钢管1，钢管1向水面倾斜，用较小的推力或牵引力就能使钢管1向水中移动；
6、当到达预定位置时，钢管1的尾部搭在岸上再与另一节钢管1联接；重复本方案的2～6步骤，直至取水管道施工完毕。
本实施例中采用的是椭圆形封头的封堵气囊5，其总长度为2.5m，公称直径为2m，长径比为1.25，在未充气时，气囊5的周长为5m，是钢管1内周长的80％；给气囊5的充气压力为0.5MPa。
钢管1前端的封堵气囊5在遭遇突发的恶劣气候时排气，钢管1可以在最短的时间内下沉，有利于施工安全。
实施例2，如图2所示，排水钢管水中施工方法。钢管直径为1.8m，总长度为2000m，分为四十节，采用哈弗联接，本发明施工方案：
1、将首节钢管1的前端的法兰2采用盲板3封堵，在盲板3上设有进、排水口4，并安装了远程控制阀门，钢管1的后端管口采用封堵气囊5封堵，封堵气囊5带有可向钢管1内充气的穿心管6，令首节钢管1入水，漂浮在水面上；
2、准备联接的钢管1的入水端用封堵气囊5封堵住，令钢管1纵向入水，岸上段钢管1被两条滚动气囊7托起将其前段送入水中，前段浮起，后段搭在岸上；
3、两节钢管1的联接处在漂浮状态下进行联接，施工人员可在钢管1上和小船上操作；
4、钢管1联接好，再用滚动气囊7将钢管1送入水中；
5、钢管1需要下沉时，开启首节钢管1前端的进、排水口4的阀门，给气囊5排气，水会进入钢管内，气囊5在水的推动下拥向管口处，如图4所示；
6、钢管1需要再次联接时，给放置在钢管1的管口处的气囊5充气至0.2MPa，然后向钢管1内充气，钢管1内的水会从进、排水口4流出，钢管1浮起，关闭进、排水口4的阀门，
重复本方案的2～6步骤，直至取水管道施工完毕。
本实施例中采用的是半球形封头的封堵气囊5，其总长度为2.7m，公称直径为1.8m，长径比为1.5，在未充气时，气囊5的周长为5.48m，是钢管1内周长的97％；气囊5的工作压力为0.2MPa。
实施例3，如图3所示，铸铁排污管道直径为3m，总长度为4000m，每节长度20m，本发明的施工方案：
1、将首节管道1的前端的法兰2采用盲板3封堵，在盲板3上设有进、排水口4，并安装了远程控制阀门；
2、其他准备联接的管道1的两端都用封堵气囊5封堵住，令管道1横向滚动下水；
3、管道1在漂浮状态下进行联接，施工人员可在管道和船只上操作，在水中管道1可在船只的帮助下翻转；
4、当管道1联接完成后，需要下沉时，开启进、排水口4的阀门，可以通过穿心管6给管道排气，水会进入管道1内，管道1下沉；也可以给气囊5排气，气囊5在水的推动下拥向管口处，如图4所示，排在最后面的气囊5会留在管口处；
5、管道1需要再次联接时，给留在管道1口处气囊充气至0.3Mpa，然后给管道1内充气，管道1内的水会从进、排水口4流出，管道1浮起，关闭进、排水口4的阀门，再次进行管道1联接。
6、当管道1联接长度达到200m时，由于水集中在管道1的前端，管道1在起浮和下沉过程中会发生弯曲，可能会超过管道的抗曲挠强度导致管道1断裂，所以每200m处要留置一个封堵气囊5，全长共放置十九个这种气囊5，将管道分隔成二十个舱，每个气囊5都带有穿心管6，通过这些穿心管6给里面的各个舱调整压舱水，使压舱水分布均匀，能够有效减小管道1起浮和下沉时的弯曲，可以防止管道1多次起浮和下沉引起疲劳断裂；
7、在整条管道1安装完工时，通过各个封堵气囊5的穿心管6给气囊排气，管道1内充满水，气囊5在水的推动下拥向管口处，如图4所示。
本实施例中采用的是圆锥形封头的封堵气囊5，其总长度为6m，公称直径为3m，长径比为2，在未充气时，气囊5的周长为8.48m，是管道1内周长的90％；气囊5的工作压力为0.3MPa。
重复本方案的2～6，直至该铸铁排污管道施工完毕。
每个封堵气囊5都可以带有多条贯通气囊两端的穿心管6，可以给管道内的多个气囊充、排气，能同时给各个舱充、排水。
为了防止风力、浪涌和水流等造成钢管漂移，可在管道的铺设线上设置定位桩或定位锚，也可以采用定位船定位。
为躲避风浪和遭遇恶劣气候影响时要开启进、排水口4的阀门并给封堵气囊5排气，令管道沉入水底。