海洋石油平臺大直徑越長樁貫入特性及原位測試研究.pdf

1、隨著我國對海洋石油、天然氣資源的大力開發(fā)，在淺海中應(yīng)用十分廣泛的固定式導(dǎo)管架石油平臺的建設(shè)方興未艾。導(dǎo)管架平臺鋼管樁基礎(chǔ)呈現(xiàn)出大直徑、超長樁身、深貫入度、單樁承載力大的發(fā)展趨勢，這樣的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計可以節(jié)省樁基的用鋼量，降低平臺基礎(chǔ)造價。但同時也加大了施工中的打樁難度。近年來，在渤海灣進行的石油平臺樁基打樁過程中多次出現(xiàn)拒錘現(xiàn)象，造成了巨大的經(jīng)濟損失。這凸顯出目前海洋石油平臺樁基工程中，以樁基的可打入性分析為核心的亟待解決的諸多問題，主要

2、有：第一，目前可打入性分析中只進行了樁基連續(xù)貫入條件下的模擬計算，對由于接樁需要而停錘，間隔一定休止期后的重新打樁(Restart)環(huán)節(jié)沒有考慮，然而Restart是整個打樁過程中拒錘風(fēng)險最大的環(huán)節(jié)；第二，缺乏能夠降低樁基拒錘風(fēng)險的有效工程對策。設(shè)計中進行的可打入性分析很難兼顧到海上施工中受到的諸如氣象、海浪以及施工機械故障等因素對打樁進程的影響，因此，通過可打入性分析研究提出能夠降低拒錘風(fēng)險的工程措施是十分重要的；第三，缺少針對海上平

3、臺樁基承載力的檢測方法。無論是樁基被順利貫入到設(shè)計深度，還是打樁過程中出現(xiàn)了拒錘，最根本的問題是樁基承載力是否能夠滿足設(shè)計要求。本文密切結(jié)合海上平臺打樁工程實踐，研究和分析實測打樁記錄，通過室內(nèi)土性模擬試驗研究及現(xiàn)場原位測試，力圖建立更加完善和符合實際的樁基可打入性分析方法。并在此基礎(chǔ)上，對出現(xiàn)的拒錘現(xiàn)象進行分析研究，提出能有效降低樁基拒錘風(fēng)險的工程對策，并用于指導(dǎo)工程實踐。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　(1)在模擬樁基連續(xù)

4、貫入的可打入性分析中，樁周土的疲勞效應(yīng)是影響計算結(jié)果的關(guān)鍵。通過室內(nèi)動三軸試驗?zāi)M連續(xù)打樁的往復(fù)作用使得樁周粘性土發(fā)生大應(yīng)變塑性變形，研究了粘性土因疲勞效應(yīng)而產(chǎn)生強度衰減的機理。并與砂性土做了對比分析研究。在此基礎(chǔ)上提出了改進的模擬連續(xù)打樁過程中樁周土體疲勞效應(yīng)的計算方法。
　　(2)進行了國內(nèi)首次完整的針對海洋石油平臺樁基的高應(yīng)變動測打樁過程監(jiān)控試驗，以及檢測樁基承載力的高應(yīng)變復(fù)打測試。通過與現(xiàn)場高應(yīng)變實測結(jié)果對比，驗證了可打入

5、性分析計算的準確性。建立了通過打樁結(jié)束一周后的復(fù)打測試結(jié)果復(fù)核樁基設(shè)計承載力的方法，在此基礎(chǔ)上研究并提出了停錘后樁周土強度隨時間的增長變化規(guī)律。
　　(3)在一維波動方程有限差分解答理論的基礎(chǔ)上，建立了模擬打樁過程中拒錘風(fēng)險最大的接樁、停錘一定時間的后繼打樁Restart時的計算方法。該方法采用本文提出的改進的樁周土疲勞效應(yīng)模擬方法對樁基連續(xù)打樁進行可打入性分析。同時，還能考慮打樁過程中接樁，停錘一定時間的后繼打樁Restart時