- Lựa chọn ra phương ỏn thi cụng thớch hợp nhất để vừa đảm bảo yờu cầu kỹ thuật cũng như giỏ trị kinh tế…
3.1.2. Cỏc phương phỏp thi cụng tuyến ống biển
Hiện nay cú rất nhiều phương phỏp thi cụng đường ống ngầm, bao gồm phương phỏp thi cụng bằng xà lan (tàu) thả ống, phương phỏp thi cụng kộo ống và nhiều phương phỏp khỏc. Việc lựa chọn phương phỏp thi cụng thớch hợp phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể và đặc điểm của loại ống cần thi cụng như đặc trưng về kớch thước ống, ống cú được bọc gia tải hay khụng được bọc gia tải, độ sõu thi cụng, điều kiện thời tiết, đội tàu thi cụng sẵn cú, thời gian thi cụng cho phộp, tớnh kinh tế của từng phương phỏp…
* Cỏc phương phỏp thi cụng chủ yếu:
- Thả ống theo phương ngang bằng xà lan chuyờn dụng (S - lay); - Xà lan thả ống cú trống cuộn (Reel barge);
- Kộo ống trờn mặt nước (Surface float); - Kộo ống sỏt mặt nước (Below surface float);
- Kộo ống sỏt đỏy biển (Controlled about bottom pull); - Thả ống bằng ống chữ J từ platform;
- Thả ống theo phương đứng bằng xà lan chuyờn dụng (J - lay);
3.1.3. Giới thiệu cỏc phương phỏp thi cụng đường ống hiện đang được ỏp dụng dụng
0.0 m56 m 56 m tời kéo đầu kéo cáp neo đáy biển cáp kéo thiết bị căng cáp neo stinger đường ống
Hỡnh 3.1. Phương phỏp thi cụng bằng xà lan thả ống
a) Phõn loại.
- Box shaped: là thế hệ đầu tiờn, hạn chế khả năng thi cụng trong điều kiện thời tiết xấu ( súng < 5ft);
- Ship shaped: là thế hệ thứ hai, thi cụng được trong điều kiện súng 12ft chớnh diện;
- Semi - submersible: là thế hệ thứ ba, thi cụng được trong điều kiện súng từ 15 - 17ft, ổn định cao, thi cụng được ở độ sõu nước lớn.
b) Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động * Cấu tạo:
Xà lan lắp đặt đường ống là loại tàu biển được trang bị cỏc thiết bị chuyờn dụng cho việc rải ống.
- Trờn boong tàu người ta lắp đặt cỏc thiết bị dựng cho việc kiểm tra cỏc mối hàn rỏp nối, cẩu dựng cho nõng hạ ống, cỏc vật liệu khỏc nhau để thực hiện cho việc lắp rỏp, nõng ống và thả trượt, cỏc tời neo, thiết bị động lực, thiết bị dựng cho kộo căng đường ống Tensioner, bục điều khiển và sàn dựng cho mỏy bay hạ cỏnh.
- Trờn tàu cũn cú nơi ăn ở và sinh hoạt, việc cung cấp ống và cỏc vật liệu khỏc nhau được trợ giỳp bởi cỏc tàu bổ trợ.
- Xà lan lắp đặt đường ống trong thời gian làm việc di chuyển nhờ hệ thống neo, hệ thống neo này đảm bảo vị trớ bền vững của xà lan khi thi cụng. * Nguyờn lý hoạt động:
Cụng nghệ lắp đặt đường ống từ xà lan là nối theo trật tự cỏc ống hàn thành cỏc nhỏnh. Việc hàn ống được thực hiện trờn cỏc đoạn nghiờng, hơi xoắn của boong, cú trang bị giàn con lăn và đồng thời được dựng làm thiết bị thả ống. Khi lắp đặt ở đường ống ở độ sõu khụng lớn được thả trực tiếp hay giỏn tiếp từ thiết bị thả hay sử dụng dạng cầu trượt thẳng. Khi độ sõu lắp đặt tăng lờn, tải trọng tăng lỳc đú cần thiết phải sử dụng cỏc phương tiện làm giảm tải trọng dư. Ứng suất lớn nhất xuất hiện ở đoạn nằm giữa điểm xuống dốc của ống dẫn từ xà lan và đỏy biển. Để hạn chế ứng suất này trờn xà lan lắp đặt đường ống cú trang bị cỏc cầu trượt cong đều và cỏc thiết bị kộo tạo ra cỏc ứng suất dọc. Để lắp đặt đường ống xuống đỏy người ta sử dụng Stinger hỡnh dỏng đường cong chữ S, ở đõy cỏc ứng suất xuất hiện trờn cỏc đoạn lồi và lừm của nú. Cỏc ứng suất xuất hiện trờn đoạn cong lồi được giới hạn bằng cầu trượt tạo cho đường ống gúc nghiờng an toàn, cũn trờn đoạn cong lừm nhờ thiết bị kộo tạo ra sức căng và được bố trớ trờn đoạn nghiờng của đường lắp rỏp. Cú ba loại cầu trượt là: thẳng, cong thẳng liền và cong đều cú khớp cầu.
c) Ưu, nhược điểm của phương phỏp * Ưu điểm:
- Phương phỏp này cho phộp thi cụng liờn tục
- Mọi cụng việc từ khõu thực hiện đến khõu kiểm tra đều được thực hiện trờn tàu do vậy độ an toàn tương đối cao
- Sử dụng được với loại ống cú lớp bọc gia tải hoặc khụng gia tải - Sử dụng được với nhiều loại đường ống cú đường kớnh khỏc nhau - Thi cụng được cả trong vựng nước tương đối sõu và nước nụng
- Việc hàn nối được thực hiện trờn tàu đồng thời trong lỳc thả ống nờn khụng đũi hỏi phải cú xưởng thi cụng hàn nối trờn bờ.
* Nhược điểm:
- Đũi hỏi tàu chuyờn dụng, giỏ thuờ tàu đắt
- Luụn cần cú tàu dịch vụ để phục vụ cụng tỏc thả neo cũng như cung cấp ống
- Áp dụng chủ yếu cho vựng nước nụng - Loại ống cú đường kớnh vừa và nhỏ
- Áp dụng thả ống liờn tục với cỏc tuyến ống dài - Áp dụng trong điều kiện thời tiết thuận lợi.
3.1.3.2. Phương phỏp thi cụng bằng xà lan cú trống cuộn (Reel - Barge Methode)
Khỏc với phương phỏp thi cụng bằng xà lan thả ống, phương phỏp này khụng thực hiện cụng tỏc hàn nối ống trờn tàu. Ống được hàn nối liờn tục và được cuộn sẵn quanh cỏc trống cú kớch thước lớn đặt trờn tàu. Việc thả ống cũng được sử dụng Stinger, di chuyển bằng neo tương tự như phương phỏp thả ống bằng xà lan thả ống.
Hỡnh 3.2. Phương phỏp thi cụng bằng xà lan cú trống cuộn
a) Phõn loại
Tàu thả ống cú trống cuộn bao gồm hai loại: - Trống ngang trục xoay thẳng đứng
- Trống đứng trục xoay nằm ngang. Loại này linh hoạt hơn, ống cú thể đưa từ bờn dưới hoặc bờn trờn nờn ỏp dụng được cho cả vựng nước sõu và vựng nước nụng, giảm thiểu tối đa ứng suất uốn xuất hiện trong đoạn cong lồi. Cú thể khụng cần dựng đến Stinger.
Hỡnh 3.3. Hỡnh dạng ống khi thả kiểu S - lay
Hỡnh 3.4. Hỡnh dạng ống khi thả kiểu J - lay
b) Nguyờn lý hoạt động và cấu tạo
- Đường ống được chế tạo trờn bờ: hàn nối, bọc chống ăn mũn, sau đú cuộn đều lờn trống cuộn cú đường kớnh lớn
- Tàu thả ống cựng trống cuộn di chuyển đến vị trớ xõy dựng và tiến hành rải ống
- Khi thả ống, đường ống được thả dần khỏi trống, ống được làm thẳng, làm trũn sau đú đưa xuống biển
- Khi thi cụng ở vựng nước sõu, cú thể dựng Tensioner để tạo lực căng - Tựy điều kiện thời tiết, thường tốc độ thả ống khoảng 0,514 m/s
- Khi thả hết một cuộn ống, hàn đầu kộo vào cuối ống và thả tiếp bằng cỏp, tàu quay về cảng lấy trống cuộn thay thế
- Tại vị trớ thi cụng, ống đó thả được kộo ngược lờn tàu để hàn vào đầu ống mới và thả tiếp.
c) Ưu, nhược điểm của phương phỏp * Ưu điểm:
- Tốc độ thi cụng cao, thớch hợp với điều kiện thời tiết thuận lợi
- Chất lượng mối hàn, vỏ chống ăn mũn cao do được thi cụng và kiểm tra trong nhà mỏy
- Cú thể khụng cần Stinger. * Nhược điểm:
- Đường kớnh ống bị hạn chế, thường đường kớnh là 10 - 16inch - Khụng cho phộp bọc gia tải
- Thi cụng nối cuối ống rất phức tạp và tốn thời gian
- Cần phải gia tăng chiều dày ống để trỏnh cỏc hiện tượng ống bị búp mộo trong khi cuộn hoặc thả ống.
d) Phạm vi ỏp dụng.
- Áp dụng cho tuyến ống dài liờn tục - Thớch hợp vựng nước nụng.
3.1.3.3. Phương phỏp thi cụng kộo ống
Thi cụng bằng phương phỏp kộo ống trờn mặt nước là cỏc phõn đoạn ống được nối liờn tiếp thành những đoạn phụ thuộc vào khả năng của tàu kộo. Để duy trỡ được mức nổi sỏt mặt cần cú hệ thống cầu phao (ponton) để nõng đỡ ống. Hệ thống ponton tạo thành những gối đỡ, ống phải làm việc như một dầm liờn tục. Cỏc đoạn ống được kộo ra vị trớ thi cụng nhờ tàu kộo và tàu giữ. a) Ưu, nhược điểm của phương phỏp
* Ưu điểm:
- Thi cụng trờn biển tương đối nhanh - Yờu cầu sức kộo khụng quỏ lớn
- Mọi cụng việc hàn, kiểm tra được thực hiện trờn bờ do vậy đường ống cú chất lượng cao
- Chỉ cần một loại phao phục vụ cho cụng tỏc thi cụng thả ống, phao cú cấu tạo đơn giản.
* Nhược điểm:
- Đũi hỏi phải chế tạo mặt bằng thi cụng trờn bờ là lớn, độ dốc của bói chế tạo là nhỏ
- Phải chế tạo hệ thống ponton và cỏc thiết bị phụ trợ cho cụng tỏc lắp ghộp cỏc ponton vào đường ống
- Việc thi cụng sẽ là bất lợi khi thi cụng tuyến ống xa khu vực bói lắp rỏp do thời gian di chuyển trờn biển dài
- Gõy cản trở cỏc hoạt động dõn sự trờn biển như sự đi lại của tàu thuyền, cỏc hoạt động đỏnh cỏ…
b) Phạm vi ỏp dụng
- Áp dụng cho vựng nước nụng - Tàu kộo cú cụng suất thấp - Tuyến ống ngắn.
* Phương phỏp kộo ống sỏt mặt biển (Below Surface Tow)
Để hạn chế tỏc động của súng - dũng chảy và sự cản trở giao thụng hàng hải, người ta bố trớ cho ống nổi cỏch mặt nước một khoảng tuỳ theo thiết kế nhờ hệ thống phao nõng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cỏch, cụng tỏc kộo ống cũng sử dụng tàu kộo và tàu giữ. Việc thi cụng diễn ra tương đối nhanh do điều kiện thi cụng tuyến ống khỏ thuận lợi, ớt gõy ảnh hưởng đến mụi trường xung quanh. Phương phỏp thi cụng này sử dụng đồng thời hai loại phao nổi khỏc nhau là: phao điều chỉnh và phao phụ và nú cú thể ỏp dụng thi cụng cho mọi độ sõu nước. Tuy nhiờn phương phỏp này đũi hỏi mặt bằng thi cụng trờn bờ là lớn, độ dốc của bói chế tạo nhỏ và thường gặp nhiều khú khăn khi thi cụng tuyến ống xa khu vực bói lắp rỏp do tốn nhiều thời gian di chuyển trờn biển dài.
Hỡnh 3.5. Phương phỏp thi cụng kộo ống sỏt mặt biển
a) Ưu, nhược điểm của phương phỏp * Ưu điểm:
- Thi cụng trờn biển tương đối nhanh
- Hạn chế được ảnh hưởng của súng - dũng chảy - Ít ảnh hưởng đến cỏc hoạt động hàng hải. * Nhược điểm:
- Đũi hỏi mặt bằng thi cụng trờn bờ là lớn, độ dốc của bói chế tạo nhỏ - Phải chế tạo hệ thống ponton và cỏc thiết bị phụ trợ cho cụng tỏc lắp ghộp cỏc ponton vào đường ống
- Việc thi cụng sẽ là bất lợi khi thi cụng tuyến ống xa khu vực bói lắp rỏp do tốn thời gian di chuyển trờn biển dài
- Phải sử dụng đồng thời hai loại phao
- Yờu cầu sức kộo lớn hơn phương phỏp kộo ống trờn mặt. b) Phạm vi ỏp dụng: Áp dụng cho mọi độ sõu nước.
* Phương phỏp thi cụng kộo ống sỏt đỏy biển (Off Bottom Tow)
Phương phỏp này dựa trờn nguyờn tắc nối ống chung như cỏc phương phỏp kộo ở trờn. Trong quỏ trỡnh kộo, ống sẽ trực tiếp tiếp xỳc với đỏy biển và khụng cần sự trợ giỳp của hệ thống phao nõng.
Hỡnh 3.6. Phương phỏp thi cụng kộo ống sỏt đỏy biển
a) Ưu, nhược điểm của phương phỏp * Ưu điểm:
- Đơn giản, khụng cần đũi hỏi cỏc phương tiện phụ trợ - Ít chịu tỏc động của súng và dũng chảy
- Khi gặp điều kiện bất lợi của thời tiết cú thể để ống dưới đỏy biển mà khụng sợ hư hỏng
- Thuận lợi cho việc lắp đặt tuyến ống. * Nhược điểm:
- Quỏ trỡnh thi cụng dễ gặp sự cố do va vào cỏc chướng ngại vật dọc tuyến ống
- Vỏ ống dễ bị hư hại nhiều trong quỏ trỡnh kộo ống
- Đường ống chịu ma sỏt lớn với đỏy nờn cần cú tàu cú sức kộo lớn. b) Phạm vi ỏp dụng
` - Áp dụng cho mọi độ sõu nước
- Phương phỏp ỏp dụng cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi, đỏy biển tương đối bằng phẳng
- Được sử dụng rộng rói trong trường hợp thi cụng trong cảng hoặc thi cụng qua sụng