СВАЙНАЯ ОПОРА МОРСКОГО ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ
PILE SUPPORT OF MARINE HYDROTECHNICAL STRUCTURE

Изобретение относится к морским гидротехническим сооружениям со свайными опорами, преимущественно к строительству морских технологических платформ для добычи полезных ископаемых.
Известна самоустанавливающаяся платформа, характеризующаяся наличием балластировочных емкостей, которые используются при транспортировке платформы, для поддержания заданной плавучести при погружении основания на дно моря, придания устойчивости и сохранения вертикального положения основания при установке на грунт, затем задавливания в грунт полых цилиндрических свай под собственным весом платформы, всасывания грунта в полые цилиндрические сваи, и последующем удалении балластировочных емкостей [1].
Недостатком такого технического решения является то, что не обеспечивается необходимое заглубление свай за счет эффекта всасывания для достижения необходимой несущей способности свай на малых глубинах (менее 30-50 м). Достижение необходимой несущей способности за счет увеличения глубины погружения сваи в грунт усложняется для платформ со значительными нагрузками от воздействия волн, льда и сейсмики.
Известно техническое решение, которое характеризуется тем, что свайная опора морского гидротехнического сооружения, стержневая конструкция из трубных элементов которого содержит угловые и промежуточные опорные стойки, внутри которых расположены основные сваи, связанные с соответствующими опорными стойками цементным раствором [2 - прототип].
Использование такого технического решения в качестве опоры для гидротехнических сооружений обладает низкой несущей способностью на слабых грунтах.
Настоящее изобретение направлено на повышение несущей способности сооружения, а также снижение трудоемкости и стоимости морских операций при производстве свайных работ при закреплении сооружения к морскому дну.
Указанная цель достигается тем, что в основании морского гидротехнического сооружения стержневая конструкция опоры состоит из трубных элементов и содержит угловые и промежуточные опорные стойки, внутри которых расположены сваи, связанные с соответствующими опорными стойками цементным раствором, при этом часть свай снабжена дополнительными телескопическими конструкциями таким образом, что наружный цилиндр каждой телескопической сваи жестко связан со стержневой конструкцией опоры, внутренний цилиндр открытым торцом взаимодействует с грунтом, а закрытый торец внутреннего цилиндра и его боковая поверхность жестко связаны с внутренней поверхностью наружного цилиндра с помощью цементного раствора.
Кроме того, в одном из вариантов выполнения сваи в стойках выполнены в виде забивных свай и/или в виде задавливаемых свай и расположены в центральной части стержневой конструкции опоры, при этом телескопические сваи расположены по внешнему периметру стержневой конструкции основания.
В одном предпочтительном варианте выполнения телескопические сваи расположены в центральной части стержневой конструкции опоры, а забивные сваи и/или задавливаемые сваи расположены по внешнему периметру стержневой конструкции.
Изобретение поясняется чертежами
На фиг.1 показан свайный фундамент в составе морской нефтегазопромысловой стационарной платформы пространственной стержневой конструкцией несущей опоры.
На фиг.2 - вид сверху по А-А на фиг.1.
На фиг.3 показана принципиальная схема свайного фундамента стержневой несущей конструкции с центральной точечной несущей опорой.
На фиг.4 - вид сверху на фиг 3.
На фиг.5 - схема установки телескопической сваи, 5а - исходное положение, 5б - заглубление внутреннего цилиндра телескопической сваи в грунт, 5в - осуществление жесткой связи наружного и внутреннего цилиндров телескопической сваи посредством закачки цементного раствора.
Свайная опора морского гидротехнического сооружения включает в себя стержневую конструкцию 1 из трубных элементов. Стержневая конструкция 1 содержит угловые и промежуточные опорные стойки 2, внутри которых расположены основные сваи 3. Основные сваи 3, забивные или задавливаемые, связаны с соответствующими опорными стойками 2 цементным раствором 4.
Стержневая конструкция 1 снабжена дополнительными телескопическими сваями 5. Наружный цилиндр 6 каждой телескопической сваи 5 жестко связан со стержневой конструкцией 1, внутренний цилиндр 7 открытым торцом взаимодействует с грунтом, а закрытый торец внутреннего цилиндра 7 и его боковая поверхность жестко связаны с внутренней поверхностью наружного цилиндра 6 с помощью цементного раствора 4.
Основные сваи 3 могут быть выполнены двух типов - забивными или задавливающимися, которые устанавливаются в грунт с использованием соответствующего вида оборудования.
В одном из вариантов выполнения свайной опоры гидротехнического сооружения (фиг.1, 2) основные сваи 3 расположены в центральной части стержневой конструкции 1, при этом дополнительные телескопические сваи 5 расположены по внешнему периметру стержневой конструкции 1 основания.
Возможен также вариант выполнения свайной опоры гидротехнического сооружения (фиг.3, 4), при котором дополнительные телескопические сваи 5 расположены в центральной части стержневой конструкции 1 основания, а основные сваи 3 расположены по внешнему периметру стержневой конструкции 1.
Установку телескопической сваи 5 осуществляют следующим образом. Погружение телескопической сваи 5 в грунт обеспечивается задавливанием ее в грунт за счет вертикальной нагрузки от веса сооружения (фиг.5а) и погружением в грунт внутренней подвижной телескопической части цилиндрической сваи 7 за счет эффекта всасывания (фиг.5б), создаваемого во внутренней полости неподвижного наружного цилиндра 6 и верхней части внутреннего цилиндра 7 (фиг.5б).
Всасывающий эффект достигается за счет вакуума, создаваемого насосом при откачке воздуха из внутреннего цилиндра 7 цилиндрической сваи 5 и грунтом, а гидростатическое давление достигается за счет создаваемого насосом напора при закачке воды во внутреннюю полость неподвижного наружного цилиндра 6 и верхней частью внутреннего цилиндра 7.
Откачка воды из внутреннего цилиндра 7 и закачка цементного раствора 4 в межтрубное пространство с образованием цементной пробки осуществляется с помощью насосов, располагаемых на сооружении или на плавучем средстве, предназначенном для производства этих работ (фиг.5в).
Последовательность установки и закрепления на морском дне свайной опоры в составе морской стационарной платформы следующая:
- установка на морское дно с помощью транспортных барж с применением специальных устройств для грузового спуска платформы на морское дно (не показано);
- заглубление в грунт свайного фундамента с телескопическими сваями за счет собственного веса (фиг.5а);
- заглубление в грунт свайной опоры за счет эффекта всасывания и гидростатического давления с учетом последовательности заглубления каждой сваи (фиг.5б).
- установка забивных и/или задавливаемых свай с обеспечением жесткой связи со стержневой опорой с помощью цементного раствора (фиг.5в).
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет осуществлять универсальный способ установки и закрепления на морском дне свайной опоры в составе морской стационарной платформы с учетом повышения надежности при различных характеристиках грунта и глубины моря.
Источники информации
1. Project SPT Offsore - SIP 1 Feed Stady, October 2007.
2. Патент РФ 1102844, кл. E02B 17/00, 2004.