專利名稱：依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種水利工程技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體地說(shuō)，是一種依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法。
背景技術(shù)：
管道過(guò)江渡海是經(jīng)常遇到的問(wèn)題，而這些管道通常必須掩埋在床面以下一定深度。然而，無(wú)論是石油天然氣管道，還是海底電纜，在以細(xì)顆粒泥沙，如粘土質(zhì)粉砂和粉砂為主的海床上開溝掩埋存在很大困難，泥沙越細(xì)或海流越強(qiáng)，開溝回填速度越快，開溝越困難。即使沒(méi)有水流，只要對(duì)海床稍有擾動(dòng)，溝槽邊坡容易發(fā)生滑坡，溝槽的截面平衡坡度很小，因此，再加上海流造成的回填影響，在以粘土質(zhì)粉砂和粉砂為主的海床上開溝工程難度大。同樣地，過(guò)江石油天然氣管道、過(guò)江電纜、和過(guò)江隧道，在以細(xì)顆粒泥沙為主的河床上開溝掩埋存在很大困難。泥沙越細(xì)或河道水流越強(qiáng)，開溝的泥沙回填速度越快，溝槽的邊坡越小，因此，開挖工程量越大。對(duì)于大型的管道和床面在水流沖刷和淤積變形較大的地域，開溝埋管甚至根本難以實(shí)施。因此，必須為細(xì)顆粒泥沙河床、海床的管道埋設(shè)尋找新的管道掩埋方法。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00410054202.0，公開號(hào)1587770，
公開日2005.03.02。專利名稱為聚乙烯管道穿越灘涂與淺水河道的施工方法，是一種管道鋪設(shè)方法，該方法包括以下步驟對(duì)管位測(cè)量放樣，埋設(shè)導(dǎo)線保護(hù)樁，形成施工控制導(dǎo)線；根據(jù)施工部位不同地質(zhì)狀況以及河道的深淺采用相適應(yīng)的設(shè)備和方法開挖溝槽；水下檢視及溝槽修整；管道鋪設(shè)；管道拼接；對(duì)管道水下檢驗(yàn)和處理；管溝回填；管道試壓；管道沖洗消毒。該發(fā)明的主要不足之處在于1)開挖溝槽工程量大、溝槽修整困難當(dāng)管道需要鋪設(shè)在以粘土質(zhì)粉砂和粉砂為主的河床或海床上時(shí)，泥沙越細(xì)溝槽的斷面坡度越小，開挖量大；當(dāng)存在水流運(yùn)動(dòng)時(shí)，開挖溝槽內(nèi)存在泥沙回填，流速越大開溝回填速度越快，開溝越困難。開溝掩埋存在很大困難，即使沒(méi)有水流，對(duì)海床稍有擾動(dòng)，溝槽邊坡容易發(fā)生滑坡，溝槽的截面平衡坡度很小，使得深溝開挖難以進(jìn)行；2)水下檢視困難在細(xì)顆粒泥沙組成的床面，稍有擾動(dòng)則水流變得渾濁，能見(jiàn)度低。因此，這種發(fā)明不宜用于河口地區(qū)的管道埋設(shè)和海管埋設(shè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，使其為細(xì)顆粒泥沙河床、海床的管道埋設(shè)提供一種新的管道掩埋方法，實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低，功效高。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明根據(jù)細(xì)顆粒為主的泥沙在高頻振動(dòng)作用下產(chǎn)生液化變成流性好的液態(tài)泥漿的原理，在要埋設(shè)的管道上施加高頻微幅振動(dòng)源，海管在高頻微幅振動(dòng)下接近細(xì)顆粒為主的河床或海床床面，管道的高頻微幅振動(dòng)使得管道周圍的床面泥沙與水摻混，原來(lái)的床沙變成流性好的液態(tài)泥漿，利用管道的自重逐步下沉掩埋。
如果管道埋設(shè)深度大于1米，在要埋設(shè)的管道上沿管道均勻設(shè)置高壓注水裝置，注水方向朝下，管道的高頻微幅振動(dòng)使得管道周圍的床面泥沙與高壓注入的水摻混，原來(lái)的板結(jié)的床沙變成流性好的液態(tài)泥漿。
如果管道的水下比重，即沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量/沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積，小于泥沙的水下比重1.2，在要埋設(shè)的管道上沿管道均勻增加額外重量，以保證管道在泥漿中能夠下沉。增加的額外重量必須滿足(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加的重量)/(沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加重量相應(yīng)的體積)≥1.2。
所述的高頻微幅振動(dòng)源，振動(dòng)頻率大于5000次/分鐘。
本發(fā)明用起吊裝置將要埋設(shè)的管道起吊、下沉到指定的床面上方。要埋設(shè)的管道在高頻微幅振動(dòng)下下沉接近指定的床面后，要保持管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置處于開啟狀態(tài)，使管道周圍的床面泥沙不斷與高壓注入的水摻混，原來(lái)的床沙不斷變成液化的泥漿，要埋設(shè)的管道在自重作用下不斷自動(dòng)下沉掩埋，直到所需的掩埋深度為止，關(guān)閉所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置。關(guān)閉所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置后，解除所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，將高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置回收。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基本原理是利用高頻微幅振動(dòng)將板結(jié)的泥沙與水快速摻混變成流性好的液態(tài)泥漿，利用管道的自重逐步下沉掩埋。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各類石油天然氣管道、電纜和隧道的過(guò)江渡海的埋設(shè)工程。本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低，功效高。尤其為大型過(guò)江隧道的建設(shè)，提供新的較經(jīng)濟(jì)的建設(shè)方法。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供以下實(shí)施例實(shí)施例1(1)將一根直徑20厘米、厚度1厘米的鋼管道上沿管道每隔5米設(shè)置1個(gè)高頻微幅振動(dòng)源，振動(dòng)頻率大于12000次/分鐘；(2)確定管道上是否需要沿管道均勻設(shè)置高壓注水裝置。該管道的埋設(shè)深度僅為床面下0.5米，且床面淤泥含水量高，不必要在該管道上沿管道設(shè)置高壓注水裝置；(3)計(jì)算管道上是否應(yīng)該增加額外重量。增加的重量必須滿足該關(guān)系(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加的重量/(沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加重量相應(yīng)的體積)≥1.2，以保證管道在泥漿中能夠下沉。如果管道的水下比重(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量/沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積)小于泥沙的水下比重1.2，管道上不必增加額外重量；(4)用起吊裝置將要埋設(shè)的管道起吊、下沉到指定的床面上方，啟動(dòng)要埋設(shè)的管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，使要埋設(shè)的管道在高頻微幅振動(dòng)下下沉接近指定的床面；(5)保持管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置處于開啟狀態(tài)，使管道周圍的床面泥沙不斷與高壓注入的水摻混，原來(lái)的床沙不斷變成液化的泥漿，要埋設(shè)的管道在自重作用下不斷自動(dòng)下沉掩埋，直到所需的掩埋深度0.5米為止，關(guān)閉所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置；(6)解除所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，將高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置回收。
實(shí)施效果實(shí)施方法簡(jiǎn)單，將一根直徑20厘米、厚度1厘米的鋼管道埋設(shè)在由細(xì)顆粒泥沙組成的床面下0.5米處。
實(shí)施例2(1)將一根直徑50厘米、厚度1.5厘米的鋼管道上沿管道每隔1米設(shè)置1個(gè)高頻微幅振動(dòng)源，振動(dòng)頻率大于10000次/分鐘；(2)確定管道上是否需要沿管道均勻設(shè)置高壓注水裝置。管道的埋設(shè)深度為床面下2米，必要在該管道上沿管道每隔1米設(shè)置1個(gè)高壓注水裝置，注水方向朝下；(3)計(jì)算管道上是否應(yīng)該增加額外重量。增加的重量必須滿足該關(guān)系(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加的重量/(沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加重量相應(yīng)的體積)≥1.2，以保證管道在泥漿中能夠下沉。如果管道的水下比重(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量/沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積)小于泥沙的水下比重1.2，管道上不必增加額外重量；(4)用起吊裝置將要埋設(shè)的管道起吊、下沉到指定的床面上方，啟動(dòng)要埋設(shè)的管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，使要埋設(shè)的管道在高頻微幅振動(dòng)下下沉接近指定的床面；(5)保持管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置處于開啟狀態(tài)，使管道周圍的床面泥沙不斷與高壓注入的水摻混，原來(lái)的床沙不斷變成液化的泥漿，要埋設(shè)的管道在自重作用下不斷自動(dòng)下沉掩埋，直到所需的掩埋深度2米為止，關(guān)閉所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置；(6)解除所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，將高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置回收。
實(shí)施效果實(shí)施方法簡(jiǎn)單，將一根直徑50厘米、厚度1.5厘米的鋼管道埋設(shè)在由細(xì)顆粒泥沙組成的床面下2米處。
實(shí)施例3(1)將一根直徑6米、厚度40厘米的混泥土管道上沿管道每隔0.5米設(shè)置1個(gè)高頻微幅振動(dòng)源，振動(dòng)頻率大于12000次/分鐘；(2)確定管道上是否需要沿管道均勻設(shè)置高壓注水裝置。管道的埋設(shè)深度為床面下10米，必要在該管道上沿管道每隔1米設(shè)置1個(gè)以上高壓注水裝置，注水方向朝下；(3)計(jì)算管道上是否應(yīng)該增加額外重量。增加的重量必須滿足該關(guān)系(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加的重量/(沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加重量相應(yīng)的體積)≥1.2，以保證管道在泥漿中能夠下沉。如果管道的水下比重(沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量/沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積)小于泥沙的水下比重1.2，管道上不必增加額外重量；(4)用起吊裝置將要埋設(shè)的管道起吊、下沉到指定的床面上方，啟動(dòng)要埋設(shè)的管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，使要埋設(shè)的管道在高頻微幅振動(dòng)下下沉接近指定的床面；(5)保持管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置處于開啟狀態(tài)，使管道周圍的床面泥沙不斷與高壓注入的水摻混，原來(lái)的床沙不斷變成液化的泥漿，要埋設(shè)的管道在自重作用下不斷自動(dòng)下沉掩埋，直到所需的掩埋深度10米為止，關(guān)閉所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置；(6)解除所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，將高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置回收。
實(shí)施效果實(shí)施方法簡(jiǎn)單，將一根直徑6米、厚度40厘米的混泥土管道埋設(shè)在由細(xì)顆粒泥沙組成的床面下10米處。
由以上實(shí)施例可以看出本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低，功效高，是一種經(jīng)濟(jì)的方法。
權(quán)利要求
1.一種依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征在于，根據(jù)細(xì)顆粒為主的泥沙在高頻振動(dòng)作用下產(chǎn)生液化變成流性好的液態(tài)泥漿的原理，在要埋設(shè)的管道上施加高頻微幅振動(dòng)源，海管在高頻微幅振動(dòng)下接近細(xì)顆粒泥沙為主的河床或海床床面，管道的高頻微幅振動(dòng)使得管道周圍的床面泥沙與水摻混，原來(lái)的床沙變成流性好的液態(tài)泥漿，利用管道的自重逐步下沉掩埋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，如果管道埋設(shè)深度大于1米，在要埋設(shè)的管道上沿管道均勻設(shè)置高壓注水裝置，注水方向朝下，管道的高頻微幅振動(dòng)使得管道周圍的床面泥沙與高壓注入的水摻混，原來(lái)的板結(jié)的床沙變成流性好的液態(tài)泥漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，如果管道的水下比重，即沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量/沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積，小于泥沙的水下比重1.2，在要埋設(shè)的管道上沿管道均勻增加額外重量，以保證管道在泥漿中能夠下沉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，增加的額外重量必須滿足沿管道單位長(zhǎng)度上及管道內(nèi)所有物質(zhì)的水下重量+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加的重量/沿管道單位長(zhǎng)度上管道外表所包圍的柱體體積+沿管道單位長(zhǎng)度內(nèi)所增加重量相應(yīng)的體積≥1.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，所述的高頻微幅振動(dòng)源，振動(dòng)頻率大于5000次/分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者2或者3所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，要埋設(shè)的管道用起吊裝置起吊、下沉到指定的床面上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或者2或者3所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，要埋設(shè)的管道在高頻微幅振動(dòng)下下沉接近指定的床面后，要保持管道上的所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置處于開啟狀態(tài)，使管道周圍的床面泥沙不斷與高壓注入的水摻混，原來(lái)的床沙不斷變成液化的泥漿，要埋設(shè)的管道在自重作用下不斷自動(dòng)下沉掩埋，直到所需的掩埋深度為止，關(guān)閉所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，其特征是，高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置關(guān)閉后，解除所有高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置，將高頻微幅振動(dòng)源和高壓注水裝置回收。
全文摘要
一種水利工程技術(shù)的依靠高頻微幅振動(dòng)進(jìn)行管道掩埋的方法，根據(jù)粘土質(zhì)粉砂和粉砂為主的泥沙在高頻振動(dòng)作用下產(chǎn)生液化流動(dòng)的原理，在要埋設(shè)的管道上施加高頻微幅振動(dòng)源，海管在高頻微幅振動(dòng)下接近粘土質(zhì)粉砂和粉砂為主的河床或海床床面，管道的高頻微幅振動(dòng)使得管道周圍的床面泥沙與水摻混，原來(lái)的床沙變成流性好的液態(tài)泥漿，利用管道的自重逐步下沉掩埋。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各類石油天然氣管道、電纜和隧道的過(guò)江渡海的埋設(shè)工程。本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)單，成本低，功效高。
文檔編號(hào)F16L1/16GK1749623SQ200510029489
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
發(fā)明者喻國(guó)良 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)