[发明专利]桩基沉井式人工岛海工结构

说明书

本发明是适用于浅海油气田勘探开发的桩基沉井式人工岛海工结构，它适应5-10米水深的海域而且海底地形复杂、地震频繁、大冲大淤，不稳定和海水冰凌荷载较大的海域。

经检索了解，在申请专利前国内还没有人工岛的设计和建设，在国内尚属空白。

在国外，也没有这样的人工岛海工结构，但其他结构形式的人工岛已较广泛的应用，其发展史可分为三个阶段：

第一阶段从1909年到30年代有代表性的为苏联里海油田人工岛和美国墨西哥湾沿岸油田的人代岛，二者都属围海填土造陆形式。苏联里海油田最大的人工岛面积达3万平方米、施工长达14年，美国墨西哥湾沿岸的最小的人工岛面积仅40多平方米、适用于单井采油。

第二阶段从40年代到70年代，采用先在人工岛地方的四周抛石做提脚而后岛心吹填砂，堤坡采用块石或砂袋护面的斜破式人工岛，相应提高了人工岛的稳定性，使用寿命也有所提高。有代表性的是美国长滩油田的人工岛。

第三阶段为70年代初，并在80年代得到迅速发展，发展形式为沉箱座底式人工岛，有钢制的，混凝土的，有整体的、也有组装式的，进一步提高了结构的稳定性、灵活性和海洋环境的适应性。人工岛通过三个阶段的发展，沉箱座底式人工岛被广泛应用。但上述三个阶段中的人工岛都不适用于海底不稳定海域，本发明的桩基沉井式人工岛海工结构主要技术特征结合附图详述如下：

桩基沉井式人工岛由钢板①②角钢③焊接而成的圆柱形沉井，钢管桩④、内浇注混凝土⑩、岛心回填砂⑥、海底防护带⑧、防浪墙⑦、靠船设施⑨组成;双层①②钢板之间用角钢③焊接联接成整体，壁厚取外径的1/30～1/40，沉井沉入海底一部份，露出水面少部份，适用于海水深度5～10米的水域;钢管桩④桩顶和桩尖各1米段内壁加厚到20毫米，钢管桩大部分沉入海底，少部份伸入沉井壁内，每根钢管桩内设有钢筋笼⑤，钢管桩沿沉井壁园周每隔8～20度角设一根桩，桩顶与沉井壁牢固焊接一起，用混凝土把钢管桩，钢筋笼、双层钢壁浇注在一起，有效地把上部荷重传给桩基;沉井沉到设计标高，及钢管桩④打桩到设计标高后，沉井内开始填砂一直填到沉井顶部，以防止地震液化和满足上部荷重的要求;在桩基沉井式人工岛迎浪侧加设混凝土防浪墙⑦其高程按校核高水位和极限波高确定;沉井沉好之后为防止冲刷，沿沉井外一周的海底处先铺一层土工布，上面码一定厚度的砂袋作海底防护;在避开强风向，风浪及冰凌影响较小的沉井外壁处设两个靠船墩⑨供岛上的物资供应。

本申请的桩基沉井式人工岛比上述的填海造陆式人工岛、斜坡式人工岛，沉箱式人工岛有以下优势：能适应地形复杂的海域;有较强的抵抗波浪、海流、潮汐、冰凌和地震等动力荷载的能力;整体稳定性强、安全可靠;该结构主要是陆地予制海上施工，把大量海上作业变为陆上作业，大大缩短了海上施工时间。施工风险小，施工方便而且投资少、省材料;同钢平台相比可节约钢材近三分之一。

主要实施工序如附图2：

首先在陆地进行沉井制造防腐①之后通过滑道滑入水中②，接着依靠沉井本身的浮力用拖轮拖至施工现场③，通过定位系统定位④后座入海底⑤，然后沉井加载及挖泥下沉⑥，沉到设计标高⑦后打钢管桩⑨，接着依次是壁内浇注混凝土（10）、岛心回填（11）岛内地基处理（12），顶面防浪墙施工（13）和岛四周海底防护施工⑧

实施例：

埕岛桩基沉井结构设计（以附图为例）

（一）总体布置

科学试验岛位于埕北12井东北方，岛中心座标为：

X＝20659770

Y＝4231285

距岸边约6公里。人工岛直径60米，计划打井53口，在岛的北浪面，设置靠船设施。

（二）结构设计

1、结构型式：

见桩基沉井结构见附图。沉井外壳直径60米，内壳直径57米，壁厚1.8米，其内浇注20＃混凝土。沉井总高17.3米。

因人工岛所处海域海底不稳定，冲刷严重，为防止冲刷掏空，又方便施工，沉井沉入海底7米。整个沉井竖向荷重，主要由下设的桩基承受，桩基为直径1.2米的钢管桩，沿钢壁每隔10°角设一根，共36根桩，桩在圆周上的中心间距为5.105米。

沉井沉到设计标高后的顶部高程为+6.0米，沉井内部填土高程按设计高水位确定：

顶部高程＝设计高水位+0.67×极限波高+富余高度

＝1.41+0.67×4.17+0.8

＝6（米）

在迎浪向，加设混凝土防浪墙，墙顶高程按校核高水位确定：

墙顶高程＝校核高水位+极限波高+富余高度