桶形基础模型负压沉贯土工技术试验研究.pdf

维普资讯 第 1B卷第l期 海 岸 工 程 1999年3月 桶形基础模型负压沉贯的土 工技术试验研究 麓引 ． 叁堡垫 张亭健 胡福辰 (国家海洋局第一海洋研究所 ，青 岛266003) 孙东 徐松森 (胜利石油管理肓磊弄j琵研究院，山东求营257026) 摘 要 介绍 了桶形基础模型 的结构 ，现场原土配置 的模型基土 以及桶形基础模 型在模型基土 中的负压沉贯试验 。试验 中所获得的土工技术经验对海上平台橘形 基础的设计和现场安装就佳施工有一定的指导作用。 关键词 堑墅苎墨!I皇要： 墨 ． 垫查 亏《上年l瓮 1 前 言 环渤海地区相继发现了极有开采价值的海上油 田，其 中，胜利油 田滩海海域油气勘探 开发 已进入规模开发阶段 。 胜利油田滩海油气 田开发建设中，平台建设在投资中占有重要 比例 。在 已建成和正在 建造的数十座滩海钢质桩基导管架平台中，桩基的用钢量几乎与导管架相当，而与桩基施 工密切相关的海上平台安装就位 的施工费用约占海上平台总造价的一半，且施工周期长。 高昂的造价和施工费用极大地限制了经济效益的提高和海上油田的开发 ，特别是边际油 田的开发利用 。 有关资料表 明，挪威 国家石油公司于 1989年开始对海上平台钢质桶基 的技术研究。 在大量实验研究的基础上 ，国际上首座采用桶基的Europipel6／11E大型导管架平台于 1994年 7月在北海油田70m水深处安装就位成功并投入使用 。它被海洋平 台权威专家誉 为 “导管架基础工程技术新时代的曙光”，引起目内外海洋平台界的极大关注。 海上平台使用桶基 尚属必威体育精装版技术 ，要想在胜利油 田油气开发海域采用该项技术，除对 桶基的工作机理、技术特征、设计基础和应用情况进行系统的研究分析外 ，更重要的是必 须结合胜利油田油气开发海域的土质情况，进行全面的土工技术试验研究，才能为实际应 用提供试验依据和经验 。 海上平台桶形基础 负压沉贯机理及模型试验研究文 维普资讯 38 海 岸 工 程 第 18誊 2 捅形基础结构和工作机理 桶形基础 (BucketFoundation)亦称盘基 (PlateFoudation)，在结构上与传统的桩基 (PiledFoundation)完全不同．而与负压桩(SuctionPiles)相通相关 。 桶形基础像倒置的锕质大桶．顶板实为带一定倾斜度的顶盘，该盘周线下有一定深度 的桶裙 ，桶裙尖端敞开。平台导管架每条腿下有一个桶形基础 ．两者之间有一阀门相连。安 装就位时，先靠 自身重量 (含所附上部结构重量)使桶裙尖端压贯入泥中一定深度，再加上 一 定重量的压载 ，使桶据压贯入泥更深，确保在桶始尖端处形成可靠密封 ，同时调整导管 架 ，使其倾斜度减至最小，然后关闭捧气阀门，用象抽吸 ，使密封的桶内相对于顶盘外形成 负压，依靠此负压和 自重将桶裙沉贯入泥至预定深度。安装就位后停止抽吸，桶内的负压 因泥土中謦流水的流入而逐渐消失。 一 般桶形基础具有直径大 ，高度小的特点，如EuropipeI6／llE平 台的桶形基础直径 12m．高度仅 6m．通常高度直径 比H ／D为 0．5～3—0。 在沉贯中．由于需要足够的负压克服桶裙尖端的阻力和桶裙 内外壁上的摩擦力 ，因 此，必缅 防止由于桶体内外压差过大而导致桶裙的屈曲变形 。为此，除采用合适的壁厚和 加强筋外，还应控翻最大负压值。 桶形基础在承受有海洋环境载荷 (风、浪 、流、冰等)产生的上拨力时，它较仅靠摩擦力 承载的桩基有 明显的优势。除桶裙壁的摩擦力外 ，更主要的是在上拔力作用下桶 内产生的 短时巨大负压来平