论文部分内容阅读
摘 要：箱涵进海路是一种适用于滩海软土地基的新型透流进海路结构，本文介绍了该进海路结构简化后的设计计算方法，描述了大港滩海油田建造的一段箱涵进海路试验工程，并对该工程进行了跟踪观测，即使遭遇了30年一遇的特大冰清，结构依然安全稳定，透流效果良好。
关键词：滩海；软土地基；箱涵进海路
1 前言
大港油田滩海地区目前探明的海上油气区主要分布在海图水深0～3.0m水深线海域，距离岸边约3～8km。该区域海洋地质条件较差，软土层厚10～15m，特别是海床表面有3～4m厚的蠕动流塑性淤泥层，其含水量达75%、抗剪强度和地基承载力很低，在荷载作用下压缩量和沉降量大，建筑物的稳定性差[1-4]。该滩海区域冬季常受寒潮侵袭，产生海冰，流冰厚度最大0.2m，流冰速度一般为0.3～0.4m/s，流冰方向主要集中在偏西和偏东两个主方向。
随着国家对海洋环境要求的重视程度逐步提高，长距离的不透水进海路结构将被禁止采用。箱涵进海路是一种新型的透流结构[5]，路身自重较轻，可将路面上的车辆荷载分布到较大的海底泥面上，因而海底泥面受到的附加荷载较小，一般的软土地基不需要作加固处理即可满足承载力要求[6]，在大港油田南部滩海地区具有适应性。
2 箱涵进海路结构型式及其设计计算方法
2.1箱涵进海路结构型式
箱涵路基结构由钢筋混凝土顶板、带裙板的底板、竖肋板构成，垂直于路轴线的横截面为梯形，沿路轴线的纵断面为矩形，多组箱涵并排放置在海底泥面上构成进海路路基，路基上面铺设混凝土路面。箱涵进海路结构的底板设置了裙板，安装到位后，结构底部有了一定的埋深，结构底端所在位置处地基土的强度指标有所增长，同时由于边载效应，结构底端地基土的承载能力也得到了提高。箱涵进海路结构结构断面如图1示。
2.2箱涵进海路结构设计计算方法
（1）结构受力分析
①在波浪浮托力的计算中，入射点的水平波浪力值被视为与对应墙前处水平波浪力的值相等，通过实验验证，引入了修正系数K分两种情况考虑：
当结构的迎冰面为直立平面时，m =1；当为45度尖角形时，m =0.54。因此，合理地选择结构的迎冰面，可以使冰作用力大幅度降低。
③其他作用力如结构自重、车辆荷载、裙板两侧的水平土作用力Ep和Ea、裙板底端土层水平面上的水平粘聚力和摩擦力，可参照《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290-98）中的相关内容进行计算。
（2）结构稳定性计算
3 箱涵结构进海路试验工程及跟踪观测
3.1箱涵结构进海路试验工程
箱涵进海路试验工程位于埕海2-2进海路3868m处，该处海图水深0.5m、泥面高程-2.8m，坡度约为1.0‰～2.0‰。于2008年3月开工建设，2009年11月完成。
箱涵进海路由下部箱涵基础结构和上部路面结构组成，上部路面宽7.0m，路面顶标高+2.0m，路面北侧布置电缆沟，南侧为管线沟。每组箱涵基础结构宽3.5m，顶板长9.0m，底板长15.0m，箱高3.9m，裙板高2.0m，结构总高5.9m。顶板、底板、竖肋板的厚度均为0.3m，裙板厚0.2m。相临两组箱涵基础结构的安装间距为0.3m，共采用16组箱涵基础结构，构成的试验段长60.5m。
3.2箱涵结构进海路试验工程跟踪观测
为了验证箱涵进海路结构设计理论的正确性，进一步优化完善结构形式，开展了对试验工程的沉降量和位移量的跟踪观测。2010年初渤海及黄海北部发生了近30年来同期最严重的海冰灾害，试验工程位置海域初冰日出现在2009年11月下旬，盛冰日在2009年12月下旬，融冰日在2010年2月下旬，终冰日在2010年3月中旬，总冰期共约120天。盛冰期最大冰厚40厘米，未超过设计冰厚54.5厘米，如图2示。
从2008年11月箱涵基础结构吊装完成后，开始对箱涵结构进海路进行沉降量的观测，一直到现在，箱涵结构累计沉降量曲线如图3示。从图中可以看出，箱涵基础结构刚安装好后及加载期间，沉降速率较快；卸载后及混凝土路面浇筑期间，结构未发生明显沉降，工后沉降量较小，基本趋于稳定。结构位移量为零。
4 结论
箱涵进海路结构与传统的透流结构相比，在软土地基更具有适用性和经济性。从已建的箱涵结构进海路试验工程运行5年情况来看，该结构透流效果良好，沉降量小，抗冰、抗浮托能力强，即使遭遇了30年一遇的特大冰清，结构依然安全稳定，适于在滩海浅水软土地基上修筑道路。为今后软土地基滩海油气田的开发提供了宝贵的经验，具有重要的借鉴和推广意义。
参考文献
[1] 李健，曲昌萍，别社安.滩海人工岛新型储水结构研究[J].化工管理，2014，9（26）：113-114.
[2] 纪作民，庞玉宝，张宝增，等.中国浅海石油开发人工岛设计与建造[J].中国海洋平台，1996，11（6）：272-275.
[3] 曲昌萍，谢燕春，李健，等.新型消防储水罐结构技术在滩海人工岛建设中的应用[C]。第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上册）.呼和浩特：海洋出版社，2009：687-691.
[4] 李健，曲昌萍，邵文静，等.箱筒型基础结构技术在埕海一号人工井场围埝结构中的应用[C]。第12届三省一市环渤海浅（滩）海油气勘探开发技术交流年会论文汇编.成都：石油工业出版社，2007：692-696.
[5] 马勇.箱涵进海路结构极限承载力研究[D].天津大学，2010.
[6] 韩利.箱涵进海路结构的设计研究[J].科技信息，2009（01）：50-51.
作者简介：
邵文静（1984-），女，2006年中国石油大学（华东）海洋工程专业毕业，工程师。
关键词：滩海；软土地基；箱涵进海路
1 前言
大港油田滩海地区目前探明的海上油气区主要分布在海图水深0～3.0m水深线海域，距离岸边约3～8km。该区域海洋地质条件较差，软土层厚10～15m，特别是海床表面有3～4m厚的蠕动流塑性淤泥层，其含水量达75%、抗剪强度和地基承载力很低，在荷载作用下压缩量和沉降量大，建筑物的稳定性差[1-4]。该滩海区域冬季常受寒潮侵袭，产生海冰，流冰厚度最大0.2m，流冰速度一般为0.3～0.4m/s，流冰方向主要集中在偏西和偏东两个主方向。
随着国家对海洋环境要求的重视程度逐步提高，长距离的不透水进海路结构将被禁止采用。箱涵进海路是一种新型的透流结构[5]，路身自重较轻，可将路面上的车辆荷载分布到较大的海底泥面上，因而海底泥面受到的附加荷载较小，一般的软土地基不需要作加固处理即可满足承载力要求[6]，在大港油田南部滩海地区具有适应性。
2 箱涵进海路结构型式及其设计计算方法
2.1箱涵进海路结构型式
箱涵路基结构由钢筋混凝土顶板、带裙板的底板、竖肋板构成，垂直于路轴线的横截面为梯形，沿路轴线的纵断面为矩形，多组箱涵并排放置在海底泥面上构成进海路路基，路基上面铺设混凝土路面。箱涵进海路结构的底板设置了裙板，安装到位后，结构底部有了一定的埋深，结构底端所在位置处地基土的强度指标有所增长，同时由于边载效应，结构底端地基土的承载能力也得到了提高。箱涵进海路结构结构断面如图1示。
2.2箱涵进海路结构设计计算方法
（1）结构受力分析
①在波浪浮托力的计算中，入射点的水平波浪力值被视为与对应墙前处水平波浪力的值相等，通过实验验证，引入了修正系数K分两种情况考虑：
当结构的迎冰面为直立平面时，m =1；当为45度尖角形时，m =0.54。因此，合理地选择结构的迎冰面，可以使冰作用力大幅度降低。
③其他作用力如结构自重、车辆荷载、裙板两侧的水平土作用力Ep和Ea、裙板底端土层水平面上的水平粘聚力和摩擦力，可参照《重力式码头设计与施工规范》（JTJ290-98）中的相关内容进行计算。
（2）结构稳定性计算
3 箱涵结构进海路试验工程及跟踪观测
3.1箱涵结构进海路试验工程
箱涵进海路试验工程位于埕海2-2进海路3868m处，该处海图水深0.5m、泥面高程-2.8m，坡度约为1.0‰～2.0‰。于2008年3月开工建设，2009年11月完成。
箱涵进海路由下部箱涵基础结构和上部路面结构组成，上部路面宽7.0m，路面顶标高+2.0m，路面北侧布置电缆沟，南侧为管线沟。每组箱涵基础结构宽3.5m，顶板长9.0m，底板长15.0m，箱高3.9m，裙板高2.0m，结构总高5.9m。顶板、底板、竖肋板的厚度均为0.3m，裙板厚0.2m。相临两组箱涵基础结构的安装间距为0.3m，共采用16组箱涵基础结构，构成的试验段长60.5m。
3.2箱涵结构进海路试验工程跟踪观测
为了验证箱涵进海路结构设计理论的正确性，进一步优化完善结构形式，开展了对试验工程的沉降量和位移量的跟踪观测。2010年初渤海及黄海北部发生了近30年来同期最严重的海冰灾害，试验工程位置海域初冰日出现在2009年11月下旬，盛冰日在2009年12月下旬，融冰日在2010年2月下旬，终冰日在2010年3月中旬，总冰期共约120天。盛冰期最大冰厚40厘米，未超过设计冰厚54.5厘米，如图2示。
从2008年11月箱涵基础结构吊装完成后，开始对箱涵结构进海路进行沉降量的观测，一直到现在，箱涵结构累计沉降量曲线如图3示。从图中可以看出，箱涵基础结构刚安装好后及加载期间，沉降速率较快；卸载后及混凝土路面浇筑期间，结构未发生明显沉降，工后沉降量较小，基本趋于稳定。结构位移量为零。
4 结论
箱涵进海路结构与传统的透流结构相比，在软土地基更具有适用性和经济性。从已建的箱涵结构进海路试验工程运行5年情况来看，该结构透流效果良好，沉降量小，抗冰、抗浮托能力强，即使遭遇了30年一遇的特大冰清，结构依然安全稳定，适于在滩海浅水软土地基上修筑道路。为今后软土地基滩海油气田的开发提供了宝贵的经验，具有重要的借鉴和推广意义。
参考文献
[1] 李健，曲昌萍，别社安.滩海人工岛新型储水结构研究[J].化工管理，2014，9（26）：113-114.
[2] 纪作民，庞玉宝，张宝增，等.中国浅海石油开发人工岛设计与建造[J].中国海洋平台，1996，11（6）：272-275.
[3] 曲昌萍，谢燕春，李健，等.新型消防储水罐结构技术在滩海人工岛建设中的应用[C]。第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上册）.呼和浩特：海洋出版社，2009：687-691.
[4] 李健，曲昌萍，邵文静，等.箱筒型基础结构技术在埕海一号人工井场围埝结构中的应用[C]。第12届三省一市环渤海浅（滩）海油气勘探开发技术交流年会论文汇编.成都：石油工业出版社，2007：692-696.
[5] 马勇.箱涵进海路结构极限承载力研究[D].天津大学，2010.
[6] 韩利.箱涵进海路结构的设计研究[J].科技信息，2009（01）：50-51.
作者简介：
邵文静（1984-），女，2006年中国石油大学（华东）海洋工程专业毕业，工程师。