本實用新型涉及一種鋼筋混凝土壓重塊，具體涉及一種用于大直徑海底HDPE管道的鋼筋混凝土壓重塊。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，海洋開發(fā)也迅速發(fā)展，海上管道工程的建設(shè)也隨之越來越多。海上管道工程主要包括沿?；痣姀S和核電廠的取排水管線、大陸城市向近岸島嶼以及島嶼與島嶼之間的淡水輸送管線、沿海城市的海上排污管線等。與海上管道所常用的管材，如鋼管、鑄鐵管和混凝土管相比，HDPE管道具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕性能好、高韌性和使用壽命長等優(yōu)點，所以HDPE管道在世界各地被廣泛運用，越來越多地應(yīng)用于海上污水排放管道、海上取排水管道和海上油氣輸送管道等有特殊要求的管道工程。

雖然HDPE管道具有以上優(yōu)點，但是HDPE管道密度比海水小，即使在滿水工況下，也會在海中漂浮起來；同時在管道下沉的過程中，在風(fēng)荷載、海流荷載和波浪荷載的作用下，管道會左右擺動，偏離預(yù)定的設(shè)計線路，所以在施工和運行過程中，需要采取穩(wěn)管措施使得HDPE管道沉至海底，并使其固定在設(shè)計線路上。常用的穩(wěn)管措施是設(shè)置鋼筋混凝土壓重塊，因為鋼筋混凝土壓重塊投資較省，適應(yīng)性強，施工技術(shù)成熟，易于保證加重穩(wěn)管質(zhì)量等優(yōu)點，而得到廣泛地應(yīng)用。

鋼筋混凝土壓重塊通常由上下兩部分組成，壓重塊一般可采用的形狀有：矩形、圓形和星形。星形適用于海流力和波浪力比較大的工況，并且施工難度大，故很少使用。圓形斷面因結(jié)構(gòu)簡單、施工難度小而常被采用，但摩擦系數(shù)較小，大約為0.2，在海床上的穩(wěn)定性不足；圓形壓重塊多應(yīng)用于海床的溝槽中，對海床的地形地貌要求比較高，地質(zhì)條件適應(yīng)性差；圓形壓重塊主要應(yīng)用小直徑的HDPE管道，管道施工有一定量的土石方開挖和回填。矩形具有良好的性能，適用于各種工況，但是相應(yīng)地鋼筋混凝土量增加，造價高，不經(jīng)濟。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種應(yīng)用于海底HDPE管道的鋼筋混凝土壓重塊，其具備便于施工，穩(wěn)定性好，減少工程量的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：一種海底HDPE管道壓重塊包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊和下部壓重塊，所述上部壓重塊與下部壓重塊固定連接，所述上部壓重塊為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓的通孔，所述下部壓重塊為矩形中空形狀，所述下部壓重塊設(shè)置有用于固定螺栓的凹槽。

本實用新型采用的壓重塊形狀為梯形和矩形的結(jié)合：上部壓重塊為梯形中空形狀，下部壓重塊為矩形中空形狀。本實用新型采用上下組裝的形式，兩部分通過螺栓固定連接，所述上部壓重塊和下部壓重塊兩側(cè)各采用1~4個螺栓進行固定連接，上部壓重塊和下部壓重塊兩側(cè)各采用2個螺栓固定連接。

為了避免壓重塊在管道鋪設(shè)期間發(fā)生滑動，固定配重塊的螺栓力應(yīng)足夠大，根據(jù)經(jīng)驗，螺栓力應(yīng)為壓重塊重量的2～3倍。

考慮管道受溫度的影響，引起熱脹冷縮，為了防止管道由于溫度應(yīng)力而引起管道變形或破壞，螺栓下面設(shè)有補償器，以補償管道的熱脹冷縮，從而減小管壁的應(yīng)力和作用在螺栓上的作用力。

本實用新型采用的壓重塊材料為鋼筋混凝土，為了滿足海水環(huán)境的防腐蝕要求，混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm，螺栓等其他構(gòu)件采用熱鍍鋅處理。

本實用新型采用的壓重塊孔徑比管道外徑略大，便于設(shè)置保護墊層—在管道上纏繞兩條橡膠墊層。上部壓重塊和下部壓重塊兩部分都預(yù)留吊物孔，便于施工時吊運和安裝。鋪設(shè)過程中為了限制HDPE管道在海底的彎曲變形，減少空氣聚積形成空穴的機會，間距應(yīng)盡量小，這樣配重塊的質(zhì)量在管道上能夠均勻分布，壓重塊的間距一般取2～3m。

相比現(xiàn)有技術(shù)，實用新型的有益效果是：

（1）壓重塊的整體結(jié)構(gòu)形狀比較合理。優(yōu)化了壓重塊的斷面形式，壓重塊的穩(wěn)定性主要由下部壓重塊矩形形狀來承擔(dān)，增大了壓重塊與海床的摩擦系數(shù)和接觸面積，同時增強了壓重塊的抗傾覆性能。

（2）用于大直徑的HDPE管道。上部壓重塊采用梯形形狀，既能滿足受力要求，又節(jié)約了材料，降低了經(jīng)濟成本。

（3）應(yīng)用范圍廣，適用于更復(fù)雜的地質(zhì)條件。特別是在深海區(qū)，波浪力和海流力對管道的影響較小，管道可以直接鋪設(shè)在海床上，不必進行挖溝埋深處理，減少了開挖回填量，節(jié)省了工程投資。

附圖說明

圖1為海底HDPE管道壓重塊平面布置圖；

圖2為海底HDPE管道壓重塊剖面圖；

圖中：1是：上部壓重塊；2是：下部壓重塊；3是HDPE管道；4是：吊物孔；5是螺栓；6是橡膠墊；7是補償器。

具體實施方式

實施例1

下面結(jié)合附圖對本實用新型進一步具體說明。

如附圖1和附圖2所示，本實用新型的一種海底HDPE管道壓重塊，包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊1和下部壓重塊2，所述上部壓重塊1與下部壓重塊2的固定連接，所述上部壓重塊1為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊1左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓5的通孔，所述下部壓重塊2為矩形中空形狀，所述下部壓重塊2設(shè)置有用于固定螺栓5的凹槽。

所述混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2上均預(yù)留有吊物孔4。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2通過螺栓5連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用1~4個螺栓5進行固定連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用2個螺栓5進行固定連接。

所述螺栓5為采用熱鍍鋅處理的螺栓。

所述螺栓5下面設(shè)有補償器7。

所述壓重塊和HDPE管道3之間設(shè)置1~4個橡膠墊6。

所述壓重塊和HDPE管道3之間設(shè)置2個橡膠墊6。

本實用新型的工作過程如下：

a)首先根據(jù)HDPE管道的空管率確定壓重塊的重量。理論上可以按100%空管率確定配重量，但這樣設(shè)計過于保守，不經(jīng)濟。對于長距離海底HDPE管道，每米管長上的配重量按45%～80%的空管率確定。然后根據(jù)海床的地質(zhì)條件及地基承載力對壓重塊的重量進行校核。

b)根據(jù)HDPE管道的直徑和壓重塊的重量確定壓重塊的尺寸和間距。

c)首先在陸上管道預(yù)制場地預(yù)制好鋼筋混凝土壓重塊，然后進行HDPE管道、法蘭安裝以及混凝土配壓重塊組裝等作業(yè)：先吊裝放置好壓重塊的下半部分，然后鋪設(shè)管道，并在管道周圍纏繞兩條橡膠墊層，再進行管道的法蘭安裝，然后吊裝壓重塊的上半部分，最后用螺栓錨固壓重塊上下兩部分。

d)HDPE管道一般采用浮沉法安裝，浮沉法安裝是通過控制HDPE管道的空管率來安裝海底管道。首先選擇合適的高潮位由拖輪將組裝好的HDPE管道和壓重塊浮拖至海上安裝地點，然后通過調(diào)節(jié)拖輪拉力和管道一端充水、另一端排氣的速率控制管道下沉形態(tài)，為了保證管道安全，管段之間通過法蘭連接。

實施例2

如附圖1和附圖2所示，本實用新型的一種海底HDPE管道壓重塊，包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊1和下部壓重塊2，所述上部壓重塊1與下部壓重塊2的固定連接，所述上部壓重塊1為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊1左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓5的通孔，所述下部壓重塊2為矩形中空形狀，所述下部壓重塊2設(shè)置有用于固定螺栓5的凹槽。

所述混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2上均預(yù)留有吊物孔4。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2通過螺栓5連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用1個螺栓5進行固定連接。

所述螺栓5為采用熱鍍鋅處理的螺栓。

所述螺栓5下面設(shè)有補償器7。

所述壓重塊和HDPE3管道之間設(shè)置2個橡膠墊6。

本實用新型的工作過程如下：

a)首先根據(jù)HDPE管道的空管率確定壓重塊的重量。理論上可以按100%空管率確定配重量，但這樣設(shè)計過于保守，不經(jīng)濟。對于長距離海底HDPE管道，每米管長上的配重量按45%～80%的空管率確定。然后根據(jù)海床的地質(zhì)條件及地基承載力對壓重塊的重量進行校核。

b)根據(jù)HDPE管道的直徑和壓重塊的重量確定壓重塊的尺寸和間距。

c)首先在陸上管道預(yù)制場地預(yù)制好鋼筋混凝土壓重塊，然后進行HDPE管道、法蘭安裝以及混凝土配壓重塊組裝等作業(yè)：先吊裝放置好壓重塊的下半部分，然后鋪設(shè)管道，并在管道周圍纏繞兩條橡膠墊層，再進行管道的法蘭安裝，然后吊裝壓重塊的上半部分，最后用螺栓錨固壓重塊上下兩部分。

d)HDPE管道一般采用浮沉法安裝，浮沉法安裝是通過控制HDPE管道的空管率來安裝海底管道。首先選擇合適的高潮位由拖輪將組裝好的HDPE管道和壓重塊浮拖至海上安裝地點，然后通過調(diào)節(jié)拖輪拉力和管道一端充水、另一端排氣的速率控制管道下沉形態(tài)，為了保證管道安全，管段之間通過法蘭連接。

實施例3

如附圖1和附圖2所示，本實用新型的一種海底HDPE管道壓重塊，包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊1和下部壓重塊2，所述上部壓重塊1與下部壓重塊2的固定連接，所述上部壓重塊1為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊1左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓5的通孔，所述下部壓重塊2為矩形中空形狀，所述下部壓重塊2設(shè)置有用于固定螺栓5的凹槽。

所述混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2上均預(yù)留有吊物孔4。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2通過螺栓5連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用4個螺栓5進行固定連接。

所述螺栓5為采用熱鍍鋅處理的螺栓。

所述螺栓5下面設(shè)有補償器7。

所述壓重塊和HDPE3管道之間設(shè)置2個橡膠墊6。

本實用新型的工作過程如下：

a)首先根據(jù)HDPE管道的空管率確定壓重塊的重量。理論上可以按100%空管率確定配重量，但這樣設(shè)計過于保守，不經(jīng)濟。對于長距離海底HDPE管道，每米管長上的配重量按45%～80%的空管率確定。然后根據(jù)海床的地質(zhì)條件及地基承載力對壓重塊的重量進行校核。

b)根據(jù)HDPE管道的直徑和壓重塊的重量確定壓重塊的尺寸和間距。

c)首先在陸上管道預(yù)制場地預(yù)制好鋼筋混凝土壓重塊，然后進行HDPE管道、法蘭安裝以及混凝土配壓重塊組裝等作業(yè)：先吊裝放置好壓重塊的下半部分，然后鋪設(shè)管道，并在管道周圍纏繞兩條橡膠墊層，再進行管道的法蘭安裝，然后吊裝壓重塊的上半部分，最后用螺栓錨固壓重塊上下兩部分。

d)HDPE管道一般采用浮沉法安裝，浮沉法安裝是通過控制HDPE管道的空管率來安裝海底管道。首先選擇合適的高潮位由拖輪將組裝好的HDPE管道和壓重塊浮拖至海上安裝地點，然后通過調(diào)節(jié)拖輪拉力和管道一端充水、另一端排氣的速率控制管道下沉形態(tài)，為了保證管道安全，管段之間通過法蘭連接。

實施例4

如附圖1和附圖2所示，本實用新型的一種海底HDPE管道壓重塊，包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊1和下部壓重塊2，所述上部壓重塊1與下部壓重塊2的固定連接，所述上部壓重塊1為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊1左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓5的通孔，所述下部壓重塊2為矩形中空形狀，所述下部壓重塊2設(shè)置有用于固定螺栓5的凹槽。

所述混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2上均預(yù)留有吊物孔4。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2通過螺栓5連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用2個螺栓5進行固定連接。

所述螺栓5為采用熱鍍鋅處理的螺栓。

所述螺栓5下面設(shè)有補償器7。

所述壓重塊和HDPE3管道之間設(shè)置2個橡膠墊6。

本實用新型的工作過程如下：

a)首先根據(jù)HDPE管道的空管率確定壓重塊的重量。理論上可以按100%空管率確定配重量，但這樣設(shè)計過于保守，不經(jīng)濟。對于長距離海底HDPE管道，每米管長上的配重量按45%～80%的空管率確定。然后根據(jù)海床的地質(zhì)條件及地基承載力對壓重塊的重量進行校核。

b)根據(jù)HDPE管道的直徑和壓重塊的重量確定壓重塊的尺寸和間距。

c)首先在陸上管道預(yù)制場地預(yù)制好鋼筋混凝土壓重塊，然后進行HDPE管道、法蘭安裝以及混凝土配壓重塊組裝等作業(yè)：先吊裝放置好壓重塊的下半部分，然后鋪設(shè)管道，并在管道周圍纏繞兩條橡膠墊層，再進行管道的法蘭安裝，然后吊裝壓重塊的上半部分，最后用螺栓錨固壓重塊上下兩部分。

d)HDPE管道一般采用浮沉法安裝，浮沉法安裝是通過控制HDPE管道的空管率來安裝海底管道。首先選擇合適的高潮位由拖輪將組裝好的HDPE管道和壓重塊浮拖至海上安裝地點，然后通過調(diào)節(jié)拖輪拉力和管道一端充水、另一端排氣的速率控制管道下沉形態(tài)，為了保證管道安全，管段之間通過法蘭連接。

實施例5

如附圖1和附圖2所示，本實用新型的一種海底HDPE管道壓重塊，包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊1和下部壓重塊2，所述上部壓重塊1與下部壓重塊2的固定連接，所述上部壓重塊1為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊1左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓5的通孔，所述下部壓重塊2為矩形中空形狀，所述下部壓重塊2設(shè)置有用于固定螺栓5的凹槽。

所述混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2上均預(yù)留有吊物孔4。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2通過螺栓5連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用2個螺栓5進行固定連接。

所述螺栓5為采用熱鍍鋅處理的螺栓。

所述螺栓5下面設(shè)有補償器7。

所述壓重塊和HDPE3管道之間設(shè)置1個橡膠墊6。

本實用新型的工作過程如下：

a)首先根據(jù)HDPE管道的空管率確定壓重塊的重量。理論上可以按100%空管率確定配重量，但這樣設(shè)計過于保守，不經(jīng)濟。對于長距離海底HDPE管道，每米管長上的配重量按45%～80%的空管率確定。然后根據(jù)海床的地質(zhì)條件及地基承載力對壓重塊的重量進行校核。

b)根據(jù)HDPE管道的直徑和壓重塊的重量確定壓重塊的尺寸和間距。

c)首先在陸上管道預(yù)制場地預(yù)制好鋼筋混凝土壓重塊，然后進行HDPE管道、法蘭安裝以及混凝土配壓重塊組裝等作業(yè)：先吊裝放置好壓重塊的下半部分，然后鋪設(shè)管道，并在管道周圍纏繞一條橡膠墊層，再進行管道的法蘭安裝，然后吊裝壓重塊的上半部分，最后用螺栓錨固壓重塊上下兩部分。

d)HDPE管道一般采用浮沉法安裝，浮沉法安裝是通過控制HDPE管道的空管率來安裝海底管道。首先選擇合適的高潮位由拖輪將組裝好的HDPE管道和壓重塊浮拖至海上安裝地點，然后通過調(diào)節(jié)拖輪拉力和管道一端充水、另一端排氣的速率控制管道下沉形態(tài)，為了保證管道安全，管段之間通過法蘭連接。

實施例6

如附圖1和附圖2所示，本實用新型的一種海底HDPE管道壓重塊，包括采用鋼筋混凝土預(yù)制塊制成的上部壓重塊1和下部壓重塊2，所述上部壓重塊1與下部壓重塊2的固定連接，所述上部壓重塊1為梯形中空形狀，其左右兩側(cè)分別設(shè)置有凸臺，所述上部壓重塊1左右兩側(cè)的凸臺分別設(shè)置有用于固定螺栓5的通孔，所述下部壓重塊2為矩形中空形狀，所述下部壓重塊2設(shè)置有用于固定螺栓5的凹槽。

所述混凝土等級為C35及其以上，混凝土保護層厚度為75mm。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2上均預(yù)留有吊物孔4。

所述上部壓重塊1和下部壓重塊2通過螺栓5連接。所述上部壓重塊1和下部壓重塊2兩側(cè)各采用2個螺栓5進行固定連接。

所述螺栓5為采用熱鍍鋅處理的螺栓。

所述螺栓5下面設(shè)有補償器7。

所述壓重塊和HDPE3管道之間設(shè)置4個橡膠墊6。

本實用新型的工作過程如下：

a)首先根據(jù)HDPE管道的空管率確定壓重塊的重量。理論上可以按100%空管率確定配重量，但這樣設(shè)計過于保守，不經(jīng)濟。對于長距離海底HDPE管道，每米管長上的配重量按45%～80%的空管率確定。然后根據(jù)海床的地質(zhì)條件及地基承載力對壓重塊的重量進行校核。

b)根據(jù)HDPE管道的直徑和壓重塊的重量確定壓重塊的尺寸和間距。

c)首先在陸上管道預(yù)制場地預(yù)制好鋼筋混凝土壓重塊，然后進行HDPE管道、法蘭安裝以及混凝土配壓重塊組裝等作業(yè)：先吊裝放置好壓重塊的下半部分，然后鋪設(shè)管道，并在管道周圍纏繞四條橡膠墊層，再進行管道的法蘭安裝，然后吊裝壓重塊的上半部分，最后用螺栓錨固壓重塊上下兩部分。

d)HDPE管道一般采用浮沉法安裝，浮沉法安裝是通過控制HDPE管道的空管率來安裝海底管道。首先選擇合適的高潮位由拖輪將組裝好的HDPE管道和壓重塊浮拖至海上安裝地點，然后通過調(diào)節(jié)拖輪拉力和管道一端充水、另一端排氣的速率控制管道下沉形態(tài)，為了保證管道安全，管段之間通過法蘭連接。

以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應(yīng)該視為本實用新型的保護范圍。