V. lựa chọn phơng án thi công tuyến ống
V.1.Một số phơng pháp thi công đờng ống biển trên thế giới
Hiện nay có rất nhiều phơng pháp khác nhau thi công đờng ống ngầm bao gồm:
−Phơng pháp thả ống bằng xà lan thả ống hoặc xà lan có trống cuộn( áp dụng theo hai cách):
Các đoạn ống đợc đặt trên boong tàu
−Phơng pháp kéo ống (có 4 cách kéo): Kéo ống trên mặt biển
Kéo ống sát mặt biển Kéo ống sát đáy biển Kéo ống dới đáy biển
Việc lựa chọn phơng pháp thi công thích hợp phụ thuộc vào đặc điểm của loại ống cần thi công nh đặc trng về kích thớc ống, ống có bọc hay không bọc, độ sâu thi công cũng nh khả năng sử dụng tàu thi công và tính kinh tế của từng phơng pháp.
V.1.1. Phơng pháp thả ống bằng tàu thả ống
Đây là phơng pháp thi công phổ biến nhất trên thế giới và đã trải qua nhiều thế hệ tàu thả ống. ống đợc tàu dịch vụ đa lên tàu thả ống ở dạng ống đơn dài 12 m hoặc dạng ống ghép từ hai ống đơn có chiều dài 24 m. Cần cẩu trên boong chuyển ống tới các giá dự trữ trên tàu. Trong quá trình thi công thả ống cần cẩu chuyển ống từ các giá dự trữ tới các giá tự động để cung cấp ống cho mặt bằng đợc xếp thành từng hàng. Đây là vị trí đầu tiên trong đờng thi công để hàn ống và kiểm tra mối hàn. Một tàu thả ống có thể có từ 5 cho đến 12 công đoạn, phụ thuộc vào kích thớc của tàu cũng nh đ- ờng kính của ống.
Điểm đầu ống đợc hàn vào đầu kéo thông qua cáp đợc mắc vào giàn hoặc neo chéo khi không có giàn. Tàu di chuyển về phía trớc nhờ việc nhả cáp phía sau và thu cáp phía trớc bằng các tời kéo. ống đợc thả dần xuống có sự hỗ trợ của hệ thống phao hoặc với stinger. Điểm cuối của ống đợc xác định chính xác thông qua phao đánh dấu.(Xem hình vẽ dới)
*u điểm:
−Phơng pháp này cho phép thi công đợc liên tục
−Công tác thi công phần lớn đợc thực hiện trên tàu thuận lợi cho việc kiểm tra và xử lí. Do vậy độ an toàn cao, quá trình thi công nhanh hơn tránh đợc sự rủi ro do sự kéo dài thời gian thi công trên biển
−Sử dụng đợc với loại ống có đợc bọc lớp gia tải hoặc không gia tải
−Sử dụng đợc với nhiều loại đờng ống có đờng kính khác nhau
−Thời gian thi công nhanh *Nhợc điểm:
−Chỉ thích hợp đối với vùng nớc nông
−Khi ống thả xuống nớc khó kiểm tra và phát hiện sự cố
−Chỉ thi công đợc tuyến đờng ống đơn, nếu thi công nhiều tuyến cùng lúc thì khi thi công xong một tuyến thì tàu lại phải quay lại thi công đoạn tiếp theo nên mất nhiều thời gian.
−Thi công phụ thuộc vào thời tiết
−Luôn cần có hệ thống tàu dịch vụ để phục vụ công tác thả neo cũng nh cung cấp ống
*Phạm vi áp dụng:
−áp dụng chủ yếu vùng nớc nông.
−Loại ống có đờng kính vờa và nhỏ
−áp dụng thả ống liên tục với các tuyến ống dài.
−áp dụng trong điều kiện thời tiết thuận lợi.
V.1.2. Phơng pháp thi công dùng xà lan thả ống có trống cuộn ống
ống đã đợc gia công sẵn trên bờ và đợc kiểm tra rồi cuộn vào trống cuộn (trống đứng hoặc trống nằm ngang). Đờng kính trống cuộn có khi lên đến vài chục mét. Việc thả ống cũng thông qua stinger, trống có thể nằm hoặc ở dạng thẳng đứng và quay tròn trên hệ thống trụ đỡ để tải ống. Sau khi thả hết một trống, thì cần cẩu trên xà lan sẽ cẩu trống khác từ một tàu dịch vụ. Quá trình thả ống cho điểm đầu và điểm cuối ống tơng tự nh phơng pháp thả ống bằng xà lan thả ống.
*u điểm:
−Các ống đợc thi công liên tục, thời gian thi công nhanh.
−Các ống đợc gia công sẵng trên bờ, thuận lợi cho việc kiểm tra.
−Có thể đồng thời thả từ hai ống hoặc nhiều hơn hai ống cùng một lúc. *Nhợc điểm:
−Chỉ thích hợp với vùng nớc nông (nếu dùng trống đứng thì có thể áp dựng cho vùng nớc sâu).
−Đờng kính ống thả phụ thuộc vào đờng kính trống và kích thớc tàu
−Chỉ áp dụng cho đờng ống không đợc bọc lớp gia tải
−Đờng kính ống bị hạn chế, thờng đờng kính từ 10 đến 16 inch
−Cần phải tăng chiều dày đờng ống để tránh đợc các hiện tợng ống bị bẹp trong khi cuộn hoặc thả ống.
*Phạm vi áp dụng:
−áp dụng cho trờng hợp tuyến ống dài, liên tục
−Thích hợp vùng nớc nông
V.1.3. Phơng pháp kéo ống trên mặt nớc
ống đợc gia công sẵn trên bờ hoặc trên bãi lắp ráp, đợc hàn nối, bọc lớp chống ăn mòn, bọc bê tông, kiểm tra rồi đa ra biển. Các phân đoạn ống đợc nối liên tiếp thành những đoạn dài phụ thuộc vào khả năng của tàu kéo. Các đoạn ống đợc kéo ra vị trí thi công nhờ tàu kéo và tàu giữ. Dùng một tàu kéo chính cùng với hai hoặc ba tàu kéo cùng kích thớc và một tàu giữ để kéo đoạn ống ra vị trí thi công, đoạn ống đợc nổi trên mặt nớc. Để duy trì đợc mức nổi sát mặt nớc cần có hệ thống các pontoon để nâng đỡ ống. Hệ thống pontoon tạo thành những gối đỡ, ống phải làm việc nh một dầm liên tục. Quá trình thi công điểm đầu và điểm cuối tơng tự nh phơng pháp thi công bằng xà lan thả ống.
*u điểm:
−Do ống đợc kéo sát mặt lên ảnh hởng bởi tác động của sóng và dòng chảy là nhỏ, vì vậy sức kéo của tàu cho phép kéo đợc đoạn ống lớn.
−ống đợc gia công sẵn trên bờ nên dễ kiểm tra và xử lý, nối ống dễ dàng. Do vậy đờng ống có chất lợng cao.
−ống nổi trên mặt nớc nên trong khi kéo ta có thể kiểm tra ống đợc thờng xuyên.
−Sử dụng một loại phao.
−Không ảnh hởng của địa hình đáy. *Nhợc điểm:
−Nhạy cảm với tác động của môi trờng.
−Cản trở các hoạt động đi lại của tàu thuyền.
−Việc đánh chìm xuống biển là rất khó. Thờng gặp những sự cố khi ngắt ponton để đánh chìm đờng ống.
−Không thi công đợc liên tục.
−Chịu ảnh hởng trực tiếp của môi trờng (sóng, gió, dòng chảy..)
−Đòi hỏi mặt bằng thi công trên bờ là lớn, độ dốc của bãi lắp ráp phải nhỏ.
−Phải chế tạo hệ thống ponton và các thiết bị phụ trợ cho công tác lắp ghép các ponton vào đờng ống.
−Việc thi công sẽ là bất lợi khi thi công tuyến ống xa khu vực bãi lắp ráp do thời gian di chuyển trên biển là lớn.
−Gây cản trở các hoạt động dân sự trên biển nh sự đi lại của các tàu thuyền, các hoạt động đánh cá ...
*Phạm vi sử dụng:
−áp dụng cho vùng nớc nông.
−Tàu kéo có công suất thấp.
−Tuyến ống ngắn.
−Không hoạt động đợc trong vùng có chiều cao sóng lớn.
V.1.4. Kéo sát mặt
ống đợc gia công sẵn trên bờ hoặc trên bãi lắp ráp, đợc hàn nối, bọc lớp chống ăn mòn, bọc bê tông, kiểm tra rồi đa ra biển nh kéo ống trên mặt. Trong quá trình thi công kéo ống, ống nổi cách mặt biển một khoảng tuỳ theo thiết kế nhờ hệ thống phao nâng và hệ thống phao điều chỉnh khoảng cách.
*u điểm:
−ít chịu ảnh hởng của môi trờng hơn phơng pháp kéo trên mặt biển.
−Thi công nhanh, hạn chế đợc ảnh hởng đến các hoạt động trên biển.
−Nối ống dễ dàng.
−Không chịu ảnh hởng của địa hình đáy. *Nhợc điểm:
−Sử dụng tàu kéo có công suất cao hơn.
−Công việc kiểm tra trong khi kéo khó khăn.
−Phải sử dụng hai loại phao nổi khác nhau.
−Không thể thực hiện đợc trong điều kiện thời tiết xấu.
−Do kéo ống ngập cùng phao dới nớc nên lực cản lớn do vậy cần có sức kéo lớn hơn phơng pháp kéo ống trên mặt.
*Phạm vi sử dụng:
−áp dụng cho mọi độ sâu nớc
V.1.5. Kéo gần sát đáy
Phơng pháp này cho phép kéo ống nổi trên mặt đáy biển một đoạn thông qua việc xác định chiều cao chớng ngại vật mà tuyến ống đi qua. Để duy trì đợc độ cao cần thiết thì ngời ta sử dụng hệ thống phao nâng và xích điều chỉnh sao cho ống cách đáy một khoảng xác định. Trong quá trình kéo ống dới tác động của môi trờng, ống có thể bị nhấn sát xuống đáy, để điều chỉnh đợc độ cao kéo ống thì cần tính hệ thống dây xích nh một vật đối trọng linh hoạt để đảm bảo ống nổi trên đáy biển với khoảng cách thiết kế nhờ sự thay đổi chiều dài của hệ thống xích đợc gắn cùng phao.
*u điểm:
−Giảm tối thiểu tác động của môi trờng.
−Yêu cầu sức kéo nhỏ hơn phơng pháp kéo trên đáy biển có thể sử dụng tàu kéo có công suất thấp.
−Khi thi công ít phụ thuộc vào thời tiết. *Nhợc điểm:
−Phơng pháp này tỏ ra không kinh tế cho những vùng nớc sâu, do áp lực thuỷ tĩnh lớn dẫn đến yêu cầu độ bền cho hệ thống phao là đáng kể, chi phí hệ phao xích lớn.
−Khó xử lý khi có sự cố xảy ra.
−Công việc cắt phao và xích khó thực hiện. *Phạm vi sử dụng:
−áp dụng cho vùng nớc trung gian và vùng nớc nông.
V.1.6. Kéo sát đáy
Là phơng pháp kéo ống trực tiếp dới đáy biển bằng tàu kéo không có hỗ trợ của hệ thống phao nâng.
*u điểm:
−Phơng pháp đơn giản không đòi hỏi các phơng tiện phụ trợ.
−ít chịu tác động của môi trờng.
−Thuận lợi cho việc lắp đoạn ống mới vào đoạn ống cũ.
−Có thể thi công trong điều kiện thời tiết xấu. Khi gặp điều kiện bất lợi về thời tiết có thể để ống dới đáy biển mà không sợ h hỏng.
*Nhợc điểm:
−Lực kéo lớn do đó đòi hỏi tàu kéo có công suất cao.
−Đờng ống trong khi kéo phải chịu ma sát với đáy gây h hỏng lớp bọc.
−Quá trình thi công dễ gặp các sự cố do va vào các chớng ngại vật dọc tuyến.
−Hạn chế về chiều dài đoạn ống.
−Cần phải khảo sát kỹ khu vực kéo tuyến ống đi qua để tránh những h hại do các chớng ngại vật gây ra. Do vậy làm tăng giá thành thi công tuyến ống.
*Phạm vi áp dụng:
−Phơng pháp này chỉ thích hợp cho những tuyến ống gần bờ, điều kiện địa chất thuận lợi, đáy biển tơng đối bằng phẳng.
−Đợc sử dụng rộng rãi trong trờng hợp thi công trong cảng hoặc qua sông.
−Có thể thi công đợc trong điều kiện thời tiết xấu.