摘 要：防沉板是樁基式平臺導管架部分重要的組成部件，在導管架坐底過程中，防沉板對導管架安裝過程中的穩定性起至關重要的作用，因此，準確計算防沉板在海底面的極限承載力也就顯得尤為重要。該文將多種理論公式、API規范等進行總結并闡述應用條件，以渤海某油田為例，計算了在實際工況下防沉板基礎的極限承載力，對設計和施工提供一定的指導作用。

　　關鍵詞：水下生產系統 防沉板基礎 導管架平臺 極限承載力

　　常見的水下生產系統的基礎形式有防沉板、樁基礎以及吸力樁3種。防沉板基礎以其結構簡單、造價低廉、性能可靠和安裝方便的特點，被廣泛用作水下生產系統各設備的基礎結構，在近海導管架平臺的建設中防沉板通常作為臨時性的支撐結構用于輔助導管架平臺的安裝，且能有效防止導管架在安裝過程中發生不均勻沉降[2]。而在深海油氣資源的開發中，鋼制的防沉板承擔著水下生產系統各個組塊(如水下井口、管匯節點、管匯終端等)的荷載并將其遞傳到地基當中，屬于永久性支撐結構，是水下生產系統各組塊的基礎[3-4]。

　　防沉板基礎按其形狀可分為矩形基礎、方形基礎、圓形基礎、六邊形基礎和格柵基礎等，這些基礎均可根據需要設置裙板和開孔[5]。六邊形基礎與格柵基礎目前僅限于研究當中，矩形、方形和圓形基礎在實際工程中比較常用。

　　防沉板極限承載力早期計算主要借鑒了Pramdtl、Skemption、Meyerhof、Hansen、Davis和Booker等對淺基礎承載力研究的半經驗半理論方法，通過修正系數實現不同條件下防沉板基礎承載力的計算，美國石油協會在這些理論方法的基礎上將其收入API RP 2A及API RP 2GEO[6]行業設計規范。

　　該文結合相關理論方法、API規范和實際工作經驗，總結防沉板極限承載力計算的相關方法，并將其應用于渤海某油田實際工程計算中。

　　1 理論方法

　　防沉板基礎埋深一般小于其橫向最小尺寸，通常被認為是一種淺基礎。在防沉板設計時必須保證下部土體能夠承受防沉板及上部結構的荷載而不發生破壞或沉降[7-8]，即能夠處于相對穩定狀態。

　　影響防沉板極限承載力的因素有很多，除了土體的性質以外，還與防沉板的形狀、尺寸、所受荷載、埋深、基礎傾斜、海床表面傾斜等有關。根據相關經驗公式和API規范，通常對防沉板極限承載力的計算主要考慮以下3種情況。

　　式中，qu為基礎破壞時的土體單位面積極限承載力(kPa)，Su為土地平均不排水抗剪強度(kPa)，實際應用中一般平均到基礎底面以下B/2深度內，D為基礎的埋深(m)，B為基礎的寬度(m)，L為基礎長度。

　　2 應用實例

　　2.1A平臺

　　根據渤海某A平臺工程地質調查結果顯示，海底表層土質參數如表1所示。按照上文中提出的方法，當防沉板放置在海底泥面處時，防沉板單位極限承載力可由下列公式表示。

　　qu =(30.00+3.13B)×(1+0.2B/L) B≤4.8m (7)

　　qu =(36.83+1.70B)×(1+0.2B/L) B>4.8m (8)

　　其中，qu為基礎破壞時的土體單位面積極限承載力(kPa)，B為防沉板寬度或直徑(m)，L為防沉板長度(m)。公式(7)采用的是Skempton方法，公式(8)采用的是Davis&Booker方法。對于三角形防沉板來說，B為三角形的最小高，L為三角形的最長邊。對于矩形防沉板，L和B為長短邊長。

　　2.2B平臺

　　根據渤海某B平臺工程地質調查結果顯示，海底表層土質參數如表2所示。按照上文中提出的方法，當防沉板放置在海底泥面處時，防沉板單位極限承載力可由下列公式表示。

　　qu =109.76×B(1-0.4B/L) (9)

　　其中，qu為基礎破壞時的土體單位面積極限承載力(kPa)，B為沉板寬度或直徑(m)，L為防沉板長度(m)

　　3 結 論

　　(1)該文中總結了3種不同海底土質條件下，防沉板極限承載力的計算公式及參數的選取。并結合實際工況條件，計算得到渤海某A平臺防沉板的極限承載力為7.6×106N，某B平臺防沉板的極限承載力為43.9×106N，可為設計施工提供一定的指導作用。

　　(2)該文中公式是基于基礎靜荷載條件下考慮的，快速的基礎安裝可能會引起較大的沉降。

　　(3)在根據文中公式選擇防沉板的尺寸時，建議至少考慮 2.0 的安全系數。

　　(4)海底泥面0～2m的土質對防沉板極限承載力計算及防沉板設計非常重要，因此，工程地質勘察應高度重視海底表層取樣或原位測試的質量及可靠性。

　　(5)在海洋工程勘察中，防沉板基礎極限承載力對后期工程的影響是不容忽視的，應根據建設工程的需要、地基的復雜程度等綜合多種方法確定給出合理的極限承載力。

　　參考文獻

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