壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護(hù)罩的研究與應(yīng)用

孫雪梅，翁強(qiáng)，張大為，方偉，高岳松

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

對(duì)于位于漁業(yè)作業(yè)區(qū)內(nèi)的水下生產(chǎn)系統(tǒng)，為了避免漁網(wǎng)拖掛和落物沖擊對(duì)水下生產(chǎn)設(shè)施的影響，都要對(duì)水下生產(chǎn)設(shè)施采用防漁網(wǎng)、防落物保護(hù)措施，除了建立海上限制區(qū)域以阻止托底漁網(wǎng)捕撈作業(yè)進(jìn)入該區(qū)域外，另一個(gè)措施就是設(shè)置防漁網(wǎng)保護(hù)罩。保護(hù)罩在壽命期內(nèi)要承受漁網(wǎng)載荷、波流載荷、地震載荷等。

位于淺水區(qū)及波流較大區(qū)域的防漁網(wǎng)保護(hù)罩受波流作用力的影響較大，此區(qū)域漁網(wǎng)保護(hù)罩的基礎(chǔ)容易受到波流沖刷的影響，導(dǎo)致淺基礎(chǔ)不適用于此類區(qū)域。本文對(duì)一種應(yīng)用在渤海淺水區(qū)域的具有良好防沖刷效果且安裝簡(jiǎn)易的防漁網(wǎng)保護(hù)罩進(jìn)行了介紹。

1 漁網(wǎng)保護(hù)罩簡(jiǎn)介

1.1 漁網(wǎng)保護(hù)罩類型

針對(duì)需要進(jìn)行防漁網(wǎng)設(shè)計(jì)的保護(hù)罩根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)物的不同影響分為三種類型：

漁網(wǎng)可滑過(guò)型保護(hù)罩（overtrawlable），可使?jié)O網(wǎng)順利滑過(guò)水下結(jié)構(gòu)物的保護(hù)罩，不會(huì)對(duì)其造成影響；

漁業(yè)友好型保護(hù)罩（fishing friendly），一般情況下可方便漁網(wǎng)滑過(guò)，并且當(dāng)漁網(wǎng)拖板被保護(hù)結(jié)構(gòu)套住時(shí)方便解脫；

抗?jié)O網(wǎng)掛住保護(hù)罩（Snagging），考慮漁網(wǎng)被水下結(jié)構(gòu)物完全掛住且不能解脫，不會(huì)對(duì)保護(hù)罩造成影響。

按照保護(hù)罩和基礎(chǔ)的關(guān)系可分為兩種類型：

無(wú)基礎(chǔ)式保護(hù)罩：水下設(shè)備、管線與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為一體，用于防止自身沉降。保護(hù)罩可單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)整體，通過(guò)導(dǎo)向桿安裝到基礎(chǔ)上，與水下設(shè)備共用一個(gè)基礎(chǔ)；

自帶基礎(chǔ)式保護(hù)罩：水下設(shè)備和管線等直接安裝在海床上，保護(hù)罩后安裝，保護(hù)罩需自帶基礎(chǔ)來(lái)保證自身的穩(wěn)定性。

1.2 漁網(wǎng)載荷

若有完整且全面的項(xiàng)目所在海域漁業(yè)活動(dòng)、漁船及拖網(wǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù)，則可對(duì)該區(qū)域漁網(wǎng)載荷進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。如果沒(méi)有完整的相關(guān)數(shù)據(jù)，一般按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13628-1中對(duì)漁網(wǎng)載荷的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，載荷見(jiàn)表1。規(guī)范中沒(méi)有對(duì)“漁業(yè)友好型保護(hù)罩”的載荷進(jìn)行定義，目前對(duì)于此種類型保護(hù)罩的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)漁業(yè)調(diào)查報(bào)告進(jìn)行載荷的確定。

表1 ISO 13628-1中有關(guān)漁網(wǎng)載荷規(guī)定

圖1 無(wú)基礎(chǔ)式保護(hù)罩

圖2 自帶基礎(chǔ)（防沉板基礎(chǔ)）式保護(hù)罩

圖3 自帶基礎(chǔ)（吸力樁基礎(chǔ)）式保護(hù)罩

2 壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護(hù)罩結(jié)構(gòu)

2.1 防護(hù)結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目位于渤海海域，處于漁業(yè)活動(dòng)區(qū)內(nèi)，水深約20m，需要保護(hù)的設(shè)備為水下三通閥門及法蘭等設(shè)備，以上設(shè)備直接置于海床上，保護(hù)罩需自帶樁基礎(chǔ)，管線設(shè)備安裝后安裝保護(hù)罩。

由于生產(chǎn)期的操作維護(hù)需要潛水員進(jìn)入保護(hù)罩內(nèi)部，保護(hù)罩除了需具有防漁網(wǎng)、防落物功能外，還需設(shè)置潛水員可進(jìn)入的通道。

2.2 防護(hù)結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)介

(1)頂面結(jié)構(gòu)

頂面由型鋼與鋼管焊接組成，上面鋪設(shè)鋼格柵，起到防落物的作用。保護(hù)罩樁的入泥方式為壓樁入泥，所以在保護(hù)罩吊裝到泥面，完成自由入泥后，需要在頂面加載壓塊，壓塊均勻布置在保護(hù)罩頂面，使樁腿完成均勻入泥。所以頂面除了能抵抗落物沖擊外，還需要抵抗壓塊的載荷。

(2)四周保護(hù)結(jié)構(gòu)

四周保護(hù)結(jié)構(gòu)主體采用鋼管焊接而成，按照ISO 13628-1規(guī)定，鋼管與水平面夾角需小于58°，保護(hù)罩為漁網(wǎng)可滑過(guò)式保護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼管上面鋪設(shè)有鋼格柵。

(3)格柵

頂面、側(cè)面均焊接有鋼格柵，既具有防落物作用，又有效地防止?jié)O網(wǎng)進(jìn)入結(jié)構(gòu)，且格柵具有可透視性，便于觀察保護(hù)罩內(nèi)部的設(shè)備情況。

(4)壓入樁

保護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，且樁基礎(chǔ)與保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一體，采用壓樁方式入泥，安裝較傳統(tǒng)打樁更便于施工，節(jié)約了生產(chǎn)成本。為了方便樁入泥，樁端部可根據(jù)土壤情況設(shè)計(jì)成斜切式或在樁端部開(kāi)坡口，如圖4所示。本項(xiàng)目樁端部采用的樁端部開(kāi)坡口形式。

(5)防沉板

保護(hù)結(jié)構(gòu)四角設(shè)置了防沉板，有效地降低樁的過(guò)壓風(fēng)險(xiǎn)。防沉板上開(kāi)有透水孔，便于防沉板下部水排出，有利于防沉板與泥面的緊密貼合。

(6)潛水員通道

由于被保護(hù)設(shè)備后期需要操作和維護(hù)，所以保護(hù)罩設(shè)有潛水員通道，潛水員可從通道進(jìn)入，操作被保護(hù)設(shè)備，操作結(jié)束后，潛水員從通道退出。

圖4 壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護(hù)罩結(jié)構(gòu)圖

3 壓入式樁基礎(chǔ)水下防漁網(wǎng)保護(hù)罩特點(diǎn)

(1)保護(hù)罩基礎(chǔ)采用壓入樁基礎(chǔ)，防沖刷效果好；

(2)壓入樁與保護(hù)罩形成一個(gè)整體，采用壓塊均勻壓載在保護(hù)罩頂部，使樁入泥，安裝方式簡(jiǎn)單，節(jié)約成本；

(3)保護(hù)罩四角帶防沉板，可防止保護(hù)罩過(guò)壓風(fēng)險(xiǎn)；

(4)保護(hù)罩具備潛水員可進(jìn)入通道，便于后期操作維護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

上述應(yīng)用于渤海區(qū)域的防漁網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)，不僅解決了淺基礎(chǔ)的保護(hù)結(jié)構(gòu)在淺水區(qū)易受波流沖刷影響的問(wèn)題，而且安裝方便、節(jié)約成本，是淺水區(qū)域漁網(wǎng)防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的成功案例。隨著我國(guó)深水油氣田開(kāi)發(fā)的不斷深入，這種保護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

◆參考文獻(xiàn)

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[2] 張飛，黃曉華，尹漢軍，等. 一種考慮漁網(wǎng)拖掛防護(hù)的水下在線結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，2014，29(3)：7-11.

[3] International Standard ISO 13628-1,Petroleum and natural gas industries—Design and operation of subsea production systems—Part 1:General requirements and recommendations.