深海海洋平台基础简介

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岩土工程界!

第"卷!第#$期

深海海洋平台基础简介

张建红!林小静

（清华大学水利水电工程系，岩土工程研究所）

摘!要!本文介绍了目前深海海洋油气开发中海洋平台系锚系统的岩土工程设计方法。主要讨论了深海

油气开发中两种主要的基础形式细长锚桩和吸力式锚桩的工程应用。

关键词!岩土工程勘探!细长锚桩!吸力式锚桩

!!近海工程中并没有一个严格的界限水深来区分浅海和深海，一般认为大于%&&’的水深为深海，因为深海中技术和经济上面临的挑战显著增加。目前在美国的墨西哥湾，人们可以在(&&&’的海水中进行油气开采。

重力式平台和桩基导管袈平台（图#）是浅海中普遍使用的海洋平台形式。为了适应在越来越深的海水中进行海洋油气开发的需要，工程界更多地采用了象张力腿平台（)*+）、立柱式（,-./0），船形浮式系统（1+,2）和半潜式平台［(］等，如图$所示。与浅海平台相比，深海平台的系锚荷载显著增加，其主要荷载不再是压载，而变为上拔和水平荷载。这类平台目前最常用的三种基础形式为细长锚桩、吸力式锚桩和竖向承载板。本文主要介绍工程界目前

采用的前两种基础形式的设计方法。

图#!重力式和导管架平台

#!地球物理勘探和场地调查

深海区域油气开发要求进行较详细的场地调查和地球物理勘探。深海的地球物理勘探主要包括地面（如测海学和声纳扫描）和地基（地质剖面和高分辨率(维地震分析）

勘探。目的在于获得海底地基的地质条件、预测地质灾害。导致地质灾害的原因有很多，如浅埋断层的活动、地震的发生、海底陡坡导致海底滑坡等，这些地质灾害的危害很大，主要影响系锚系统本身的稳定性。此外，如果采油区出现天然气和石油渗透和涌出，则可能引发火灾、或者使浮动结构丧失浮力，甚至危及整个工程。

针对基础设计进行的场地调查通常限于泥面下#&&’的深度范围。场地调查过程中获取的土样则通过一系列物理力学特性测试，可以提供给设计所需的土层剖面，土的长期力学特性、土动力学特性和土的各向异性强度。深水平台要求对基础周围土性有更准确地把握，从而能够更好地评价在动荷载、长期荷载（如土的蠕变、偏移和固结）作用下系锚结构的承载能力。

深水平台结构系锚的位置相距很远，如图$3所示。进行现场地球物理勘探时，每个系锚位置至少需要进行一个钻孔或者触探试验（如静力触探）。如果地质条件复杂，需要补充钻孔。如果系锚的结构在勘探完后改变，或者大型系锚系统中最终锚固位置偏离初始设设计的位置，已获得的地球物理勘探资料可能不再适用。

!!钻孔深度最小要等于系锚结构的埋置深度加上影响深度，影响深度取决于基础可能的破坏模式。从工程勘探造价看，竖向承载锚（4*50）和吸力锚桩因埋置深度小，比较经济。

通过深水钻孔取样，然后对岩样或土样进行室内测试，可以获得岩层和土层分布、土层类型和连续性；土层容重；应力历史；土的静动、各向异性、不排水、非扰动样和重塑土的强度剖面；渗透和固结特性。长桩和吸力式锚桩设计特别要求测试土的各向异性和动强度，如通过三轴试验或者动单剪试验获得。值得注意的是，进行土体的强度参数测试时要选择与实际荷载环境一致的加载路径，以期正确反映土的力学响应。

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