КОНСТРУКЦИЯ ОПОРНОЙ ЧАСТИ МОРСКОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ПЛАТФОРМЫ НА ШЕЛЬФЕ МОРЕЙ

Изобретение относится к строительству морских стационарных платформ (МСП), предназначенных для освоения месторождений нефти и газа на континентальном шельфе морей, в том числе, арктических.
Одной из главных проблем, которые приходится решать при строительстве МСП, является задача по обеспечению безопасной эксплуатации платформ в условиях, когда на конструкции платформ действуют горизонтальные силы, возникающие в результате постоянно происходящих в море волновых и ветровых процессов и в результате навала ледовых полей. Для выполнения этой задачи должны быть обеспечены прочность и устойчивость всей системы опорных конструкций МСП.
Известен и не редко применяется, так называемый, гравитационный тип конструкции МСП, в котором устойчивость сооружения достигается за счет создания необходимой достаточности массы всего сооружения. Такая конструкция требует больших затрат строительных материалов, чтобы обеспечить нужную массу сооружения и, тем самым, обезопасить его от опрокидывания при волновых, ветровых и ледовых воздействиях. Учитывая, что при этом прочностные возможности стройматериалов используются не в полной мере, гравитационный тип конструкции МСП нельзя признать экономически эффективным. Это наглядно подтверждается, например, при рассмотрении гравитационной модели опоры МСП, раскрытой в патенте SU 1806243 A3 от 26.06.91. Здесь априори заполнение грунтом центральной шахты не решает проблему устойчивости сооружения от опрокидывания. И решать эту проблему придется путем наращивания массы элементов конструкции на периферийных участках площади основания опоры.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является конструкция фундаментной опоры МСП, раскрытая в патенте на полезную модель №159247 от 22.04.2015. Согласно этому патенту конструкция опорной части МСП включает в себя опорную колонну платформы, вертикальные, радиально размещенные по периметру стен опорной колонны ребра и полый цилиндр с вертикальными стенами, на который ребра передают все виды нагрузок от платформы. Недостатком этой конструкции является необходимость ее заглубления в морское дно на глубину, гарантирующую устойчивость сооружения, что не всегда возможно по геологическим условиям в основании. Дело в том, что при наличии в грунте основания неразмываемых прослоек горных пород, успешность выполнения такого варианта практически сводится к нулю из-за трудностей разработки грунта при проходке упомянутых прослоек и невозможности в связи с этим заглубить конструкции в морское дно на заданную глубину.
Технический результат, на который направлено предлагаемое техническое решение по известной конструкции опорной части МСП заключается в преобразовании опорной конструкции в гравитационную модель опоры МСП с полным отказом от выполнения сложного и рискового процесса погружения фундаментной конструкции МСП в грунт морского дна.
Такой технический результат достигается тем, что в известной конструкции опорной системы МСП по патенту на полезную модель №159247 от 22.04.2015, включающей опорную колонну, вертикальные, радиально размещенные по периметру стен опорной колонны ребра и полый цилиндр с вертикальными стенами, на который ребра передают все виды нагрузок от платформы, согласно настоящему предложению в полости цилиндра, в нижней его части устроена по всему периметру стен горизонтальная полка, консольно соединенная с конструкцией стен цилиндра, а вся полость цилиндра заполнена песчано-гравелистым грунтом, являющемся в данном случае действующим элементом конструкции. Горизонтальная полка внутри цилиндра выполняет роль подошвы фундамента по передаче на грунт морского дна вертикальных и горизонтальных нагрузок от платформы, а также выполняет функцию анкерования цилиндра при восприятии им опрокидывающего момента от действия горизонтальных сил на уровне платформы и поверхности моря. Объем грунтового заполнения полости цилиндра должен обеспечивать устойчивость всего сооружения. Основные параметры конструкции (диаметр и высота цилиндра, ширина горизонтальной полки) определяются расчетом. При этом, в случае необходимости, часть горизонтальной полки может быть расположена снаружи цилиндра.
Преимущество предлагаемого технического решения заключается в том, что:
- отпадает необходимость в проведении сложных и рисковых с точки зрения возможности достижения заданной глубины, робот по заглублению фундаментных конструкций в грунт морского дна в сложных геологических условиях;
- в полученной после реализации данного технического решения конструкции опоры основную часть требуемой величины гравитации создает масса грунта, помещенного в полость цилиндра, а все остальные элементы конструкции подбираются в соответствии с фактическими усилиями в их сечениях и со своими прочностными характеристиками;
- при небольших глубинах моря, например, порядка 19…20 метров, как в ю-в части Баренцева моря или в Печорском море, можно отказаться от устройства опорной колонны, выведя верх цилиндра выше уровня моря и разместив всю инфраструктуру платформы на образовавшемся островке;
- в принципе, конструкция может стать универсальной, так как она во многих случаях ставит под вопрос необходимость применения сложных и дорогих работ по забивке свай, которые довольно часто применяются в мировой практике строительства МСП.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез конструкции опорной части МСП, на фиг. 2 - план опорной части платформы.
В конструкции опорной части морской стационарной платформы на шельфе морей, включающей опорную колонну 2, вертикальные, радиально размещенные по периметру стен опорной колонны 2 ребра 3 и полый цилиндр 1 с вертикальными стенами, на который ребра 3 передают все виды нагрузок от платформы, согласно настоящему предложению в полости цилиндра 1, в нижней его части по всему периметру стен цилиндра устроена горизонтальная полка 4, консольно соединенная с конструкцией стен цилиндра 1, а полость 5 цилиндра 1 заполнена песчано-гравелистым грунтом.
Опорная конструкция МСП по предлагаемому техническому решению, включающая опорную колонну 2, вертикальные, радиально размещенные по периметру стен опорной колонны 2 ребра 3 и полый цилиндр 1, в нижней части которого устроена по всему периметру стен цилиндра 1 горизонтальная полка 4, консольно соединенная с конструкцией стен цилиндра 1, может быть изготовлена на стапеле или в доке какого-либо судостроительного или судоремонтного завода. Затем конструкция спускается на воду, буксируется к месту монтажа МСП и в нужной точке устанавливается на морское дно в вертикальном положении. После этого производится загрузка полости 5 цилиндра 1 песчано-гравелистым грунтом и работы по монтажу платформы.