Citeste si:
|
Tipul de baraj este selectat pe baza unei comparații tehnico-economice a opțiunilor de amenajare a structurii în ansamblu, ținând cont de scopul barajului, condițiile inginerie-geologice, climatice și de altă natură.
În funcție de tipul de material de construcție, se construiesc baraje
· beton și beton armat,
· lemn,
· soluri.
Baraje, fiind construit din soluri, se numesc sol. Răspândit barajele de sol se explică prin următoarele avantaje: materialul pentru construirea barajelor este local, costul extragerii materialului este minim, poate fi folosit in majoritatea zonelor geografice; solul aşezat în corpul barajului nu-şi pierde în timp proprietăţile. Barajele de sol pot fi construite la aproape orice înălțime; toate procesele din timpul construcției lor sunt puternic mecanizate.
Alături de avantaje, barajele de pământ le au defecte: posibilități limitate de eliberare a debitelor maxime prin creasta barajului; prezența unui flux de filtrare în corpul barajului, potențial creând condiții pentru deformări de filtrare; posibilitatea unor pierderi mari de apă din cauza filtrării dacă corpul barajului este alcătuit din soluri cu permeabilitate crescută la apă; dificultatea de a așeza terasamentul la temperaturi semnificative și prelungite sub zero; tasare neuniformă de-a lungul profilului transversal al barajului; restricții privind utilizarea anumitor tipuri de soluri pentru corpul barajului și fundații.
Pe baza designului corpului și a dispozitivelor antifiltrare, acestea se disting următoarele tipuri baraje de pământ:
din sol omogen și eterogen,
· cu un ecran din material măcinat și nemăcinat,
cu un miez din material de sol,
· cu diafragma din material neamorsant.
În funcție de măsurile antifiltrare de la bază, se disting structuri dense:
cu un dinte, o lacăt, o diafragmă, cu un perete cu limbă și șanț, cu o combinație de un perete cu limbă și șanț și un dinte, cu o perdea de injecție (adus la un punct impermeabil sau agățat), cu un atârna în jos.
Barajele de sol sunt clasificate în funcție de înălțimea lor:
· joasă – cu o presiune de până la 15 m;
înălțime medie - cu o presiune de 15-50 m,
· mare – cu o presiune mai mare de 50 m.
Pentru partea principală a profilului barajului se folosesc toate tipurile de soluri, cu excepția: cele care conțin incluziuni solubile în apă de săruri clorură sau sulfat-clorură în cantitate mai mare de 5% sau săruri sulfatice mai mari de 2% a masei; conţinând substanţe organice incomplet descompuse în stare amorfă în cantitate mai mare de 8% din masă.
Cele mai bune soluri pentru un baraj de pământ omogen sunt considerate luturilor si luturilor nisipoase. Solurile nisipoase și nisipoase-pietriș sunt destul de potrivite, totuși, datorită permeabilității lor la apă, este necesar să se prevadă dispozitive antifiltrare. Pentru elementele antifiltrare ale barajului se folosesc soluri coezive, plastice, cu permeabilitate redusă: argile, lut și turbă cu un grad de descompunere de cel puțin 50%.
Solurile mâloase, precum și cele care se mișcă ușor atunci când sunt saturate cu apă, sunt improprii pentru așezarea în corpul barajului. Calitate importantă sol pentru corpul barajului - compactarea sa ușoară în timpul rulării. Alegerea solului pentru corpul barajului este justificată de calcule tehnice și economice.
Dacă în zona de construcție există o cantitate suficientă de sol relativ impermeabil (lut, loess), se construiește un baraj din sol omogen. Avantajele barajelor omogene sunt simplitatea și viteza de construcție, posibilitatea utilizării unei mecanizări complexe, care reduce semnificativ costul lucrărilor în comparație cu alte tipuri de baraje de pământ.
La cantitate insuficientă soluri cu permeabilitate redusa, barajul poate fi construit din soluri nisipoase disponibile local, lut nisipos sau alte materiale permeabile. În acest caz, va avea loc o filtrare puternică a apei prin corpul barajului. Pentru a preveni acest fenomen, dispozitivele antifiltrare sunt utilizate sub formă de miez, ecran sau diafragmă. În munca noastră, oferim un dispozitiv nucleu pentru a preveni procesele de filtrare.
Miezul de plastic este realizat din argilă sau lut greu și plasat vertical sub creasta barajului, de preferință mai aproape de versantul din amonte, pentru a reduce volumul de sol saturat cu apă al prismei din amonte orientată spre amonte, și pentru a face partea din aval a barajului, adică situată din partea din aval.
Aceleași cerințe se aplică solurilor de fundație ca și solurilor din corpul barajului. Solurile de la baza corpului barajului cu sistem radicular necompus și soluri umede, precum și cele cu pasaje pentru săpat animale, sunt de obicei îndepărtate.
În funcție de metoda de efectuare a lucrărilor, barajele de pământ sunt împărțite în baraje:
· cu rambleu uscat folosind metoda pionierică și mecanică compactarea solului,
· cu pământ turnat în apă, aluvionar,
· construite folosind explozii dirijate.
Metoda în vrac este considerată cea mai accesibilă și cea mai ieftină. Cu această metodă, solul livrat din carieră este nivelat într-un strat de 20-25 cm grosime în stare liberă. Solul este compactat cu role autopropulsate sau remorcate - netede sau cu țepuși, uneori cu tractoare pe șenile sau cu raclete autopropulsate. Se mai folosesc camioane pneumatice grele (cu o greutate de pana la 26 de tone), care compacteaza straturile de pamant pana la 60 cm grosime, si role vibratoare, compactand straturile de sol pana la 0,8–1,0 m Gradul de compactare a solului este controlat in laborator folosind densimetre. Pentru a obține gradul necesar de compactare a solului, uneori este necesar să-l udați cu apă, deoarece cea mai bună compactare a solului are loc la umiditate optimă. Acesta din urmă depinde de natura solului și de masa patinoarului. La rolele mai grele scade umiditatea optima, iar la cele mai usoare creste. Umiditatea solului este determinată experimental în condiții de laborator și de teren. După compactarea stratului, suprafața acestuia este grapată pentru o mai bună aderență la stratul următor.
Dacă la baza barajului există pământ slab permeabil (argilos sau argilos) cu o grosime de cel puțin 2 m, înainte de așezarea corpului barajului se îndepărtează doar stratul vegetal la o adâncime de 30 cm de la suprafață.
Când stratul cu permeabilitate scăzută nu este situat la o adâncime mai mare de 4 m, pe lângă îndepărtarea stratului de plante, la baza barajului este instalat un blocaj. Când acvicludul se află la o adâncime de 4 până la 6 m, se construiește un castel de 2-3 m adâncime și un rând de palplanșe este introdus în fundul său, tăind întregul strat permeabil la apă și intră în acvifer la 1 m Rândul de palplanșe este construit din grinzi sau scânduri groase, iar partea superioară este inclusă în ecluză de 0,5 m.
Interfața corpului barajului cu malurile trebuie realizată sub formă de planuri înclinate cu margini scurte pentru ușurință în lucru. Tratarea versanților cu margini verticale nu este permisă, deoarece modificările bruște ale înălțimii terasamentului duc la formarea de fisuri transversale periculoase de-a lungul marginilor. Prezența lor va contribui la filtrarea sporită a apei și la distrugerea barajului.
Proiectăm un baraj de pământ din nisip, care va fi ridicat prin rambleu folosind metoda pionierică. Pentru a reduce filtrarea, vom aranja un miez și un blocaj.
Pagina 4 din 13
3. CONSTRUCȚIA AMBARURILOR PRIN METODĂ DE POLOSIRE ÎN APĂ
3.1. Metoda de varsare a solului in apa se foloseste la constructia de baraje, diguri, elemente antifiltrare, structuri de presiune sub forma de site, miezuri, depresiuni si rambleuri la jonctiunea structurilor de pamant cu cele din beton. Pentru construirea unui terasament prin aruncarea solului în apă și pregătirea fundației și a interfețelor cu malurile pentru acesta, organizația de proiectare trebuie să elaboreze specificații tehnice, inclusiv cerințe pentru organizarea supravegherii geotehnice.
3.2. Umplerea solului în apă trebuie efectuată folosind metoda pionieră, atât în artificial, format prin terasament, cât și în rezervoare naturale. Umplerea solului în rezervoare naturale fără a instala poduri este permisă numai în absența vitezei curente capabile să erodeze și să ducă fracții mici de sol.
3.3. Umplerea solului trebuie efectuată în haldele separate (bazine), ale căror dimensiuni sunt determinate de planul de lucru. Axele hărților stratului așezat, situate perpendicular pe axa structurilor, trebuie deplasate față de axele stratului așezat anterior cu o sumă egală cu lățimea bazei barajelor de terasament. Permisiunea de a crea iazuri pentru umplerea stratului următor este eliberată de laboratorul de construcții și supravegherea tehnică a clientului.
3.4. Când turnați terasamente în rezervoare naturale și iazuri cu o adâncime de la marginea apei până la 4 m, grosimea preliminară a stratului trebuie atribuită pe baza proprietăților fizice și mecanice ale solului și a disponibilității unei rezerve de sol uscat deasupra apei. orizont pentru a asigura trecerea vehiculelor conform Tabelului. 2.
Tabelul 2
Grosimea spy | Capacitate de transport | Strat de sol uscat, cm, deasupra orizontului apă în iaz la umplere |
||
umple, m | fonduri, t | nisipuri si lut nisipos | argile | |
Grosimea stratului de umplere este ajustată în timpul construcției terasamentelor.
La adâncimi ale rezervoarelor naturale de la marginea apei de peste 4 m, posibilitatea de umplere a solurilor trebuie determinată experimental în condiții de producție,
3.5. Barajele de terasament din cadrul structurii care se construiește ar trebui să fie realizate din pământ plasat în structură. Barajele de terasamente longitudinale pot servi ca straturi de tranziție sau filtre cu ecrane pe taluzul intern realizate din soluri impermeabile sau materiale artificiale.
Înălțimea barajelor de rambleu trebuie să fie egală cu grosimea stratului de rambleu.
3.6. La aruncarea solului, orizontul apei din iaz trebuie să fie constant. Excesul de apă este drenat într-o hartă adiacentă prin țevi sau tăvi sau pompat către harta de deasupra de către pompe.
Umplerea trebuie efectuată continuu până când iazul este complet umplut cu pământ.
În cazul unei întreruperi forțate în lucru de mai mult de 8 ore, apa din iaz trebuie îndepărtată.
3.7. Compactarea solului aruncat se realizează sub influența propriei sale mase și sub influența dinamică a vehiculelor și a mecanismelor în mișcare. În timpul procesului de umplere este necesar să se asigure mișcare uniformă transport pe întreaga zonă a hărții în curs de turnare.
3.8. La transportul solului cu raclete, nu este permisă aruncarea pământului direct în apă. În acest caz, aruncarea solului în apă ar trebui să fie efectuată cu buldozere.
3.9. Când temperatura medie zilnică a aerului scade la minus 5 °C, lucrările de aruncare a solului în apă se efectuează folosind tehnologia de vară fără măsuri speciale.
Când temperatura aerului exterior este de la minus 5 °C până la minus 20 °C, umplerea solului trebuie făcută folosind tehnologia de iarnă, luând măsuri suplimentare pentru a menține o temperatură pozitivă a solului. Apa trebuie furnizată la iaz la o temperatură de peste 50 °C (cu un studiu de fezabilitate corespunzător)
3.10. Dimensiunile hărților atunci când se lucrează folosind tehnologia de iarnă ar trebui determinate pe baza condițiilor de prevenire a întreruperii lucrului; umplerea solului de pe hartă trebuie finalizată într-un ciclu continuu.
Înainte de a umple cardurile cu apă, suprafața stratului așezat anterior trebuie curățată de zăpadă, iar crusta superioară a solului înghețat trebuie dezghețată la o adâncime de cel puțin 3 cm.
3.11. Când aruncați solul în apă, ar trebui să controlați:
îndeplinirea cerințelor proiectului și specificatii tehnice pentru construirea de structuri prin aruncarea solului în apă;
respectarea grosimii de proiectare a stratului de umplutură;
compactarea uniformă a stratului de suprafață al solului prin mișcarea vehiculelor și mecanismelor;
respectarea adâncimii de proiectare a apei din iaz;
temperatura suprafeței bazei hărții de umplere și a apei din iaz.
3.12. Pentru a determina caracteristicile solurilor, probele trebuie luate câte una pentru fiecare suprafață de 500 m2 a stratului umplut (sub apă) cu o grosime mai mare de 1 m - de la o adâncime de cel puțin 1 m, cu o grosime a stratului de 1. m - de la o adâncime de 0,5 m (de la orizontul apei din iaz).
| Conţinut |
|---|
În timpul construcției sistemelor de alimentare cu apă și de canalizare, terasamentele de nivelare sub formă de baraje și diguri de pământ sunt instalate ca parte a rezervoarelor de reglementare și de rezervă, rezervoare de nămol, capturi de apă râului și alte structuri. Toate terasamentele de nivelare, indiferent de destinația lor, se ridică din soluri omogene cu nivelarea solului turnat în straturi orizontale sau ușor înclinate și compactarea lor ulterioară.
Pentru umplerea solului, secţiunea de rambleu este împărţită în hărţi de suprafaţă egală, pe fiecare dintre care se execută secvenţial următoarele operaţii: descărcarea, nivelarea, umezirea sau uscarea şi compactarea solului (Fig. 4.27, a). Alegerea tipului de mașină pentru construirea unui terasament depinde de schema generală a construcției acestuia, adică. din rezerve laterale, săpături sau cariere, precum și de la distanța de transport al solului.
Pentru umplerea terasamentelor din rezerve laterale sau săpături se folosesc următoarele mașini: buldozere - cu o înălțime de terasament de până la 1 m și o gamă de mișcare de până la 50 m, raclete - cu o înălțime de terasament de până la 1 ... 2 m și o rază de livrare de 50 ... 100 m; excavatoare-dragline - pentru așezarea solului în terasamente cu înălțimea de 2,5 ... 3 m În cazul umplerii terasamentului din rezerve speciale (cariere), din care se deplasează solul pe direcția longitudinală, se folosesc: pentru o rază de mișcare de până la 100 m - buldozere puternice, de la 100 la 300 m - raclete autopropulsate cu o capacitate de 9 .. 15 m 3 și excavatoare (cu o singură cupă sau cu mai multe cupe) cu încărcarea solului în vehicule. Diguri, ridicate din sol livrat cu autobasculante, sunt împărțite în secțiuni de 100 m; pe una dintre ele se descarcă solul, iar pe cealaltă se nivelează cu buldozere și se compactează (Fig. 4.27, b). În acest caz, solul descărcat este nivelat cu un buldozer pe toată lățimea terasamentului în straturi de 0,3 ... 0,4 m grosime. Grosimea straturilor nivelate trebuie să corespundă capacităților mașinilor de compactare a solului. Când așezați pământul cu raclete, acesta este nivelat cu un cuțit de racletă în timpul procesului de umplere.
Orez. 4.27 – Scheme tehnologice pentru montarea terasamentelor de nivelare
1 – autobasculantă, 2 – buldozer, 3 – direcția de mișcare a autobasculantei, 4 – secvența de mișcare a rolei, 5 – role
La livrarea solului cu mașini sau tractoare-tractoare cu roți în cărucioare de pământ, grosimea stratului turnat și compactat poate atinge: din sol argilos și argilos 0,5 m, din lut nisipos 0,8 și din nisip 1,2 m dacă terasamentul este turnat straturi de 0,3 m folosind basculante, tractoare cu remorci și raclete, atunci nu este necesară compactarea straturilor de sol, deoarece în procesul de umplere a terasamentului cu mașini va fi compactat atât de mult încât așezarea lui va fi nesemnificativă. Mișcarea vehiculelor (basculante, raclete) ar trebui să fie reglementată pe toată lățimea terasamentului. Puteți trece la umplerea următorului strat numai după nivelarea și compactarea stratului de sol subiacent la densitatea necesară. Compactarea necesară a solului poate fi realizată cu umiditate optimă a solului. Prin urmare, trebuie compactat imediat după umplere pentru a preveni uscarea acestuia.
Digurile sunt ridicate în straturi orizontale urmate de compactare. Straturile inferioare pot fi umplute din argile dense, iar cele superioare numai din soluri nisipoase drenante. La construirea întregii baze a unui terasament din soluri argiloase impermeabile, este necesară instalarea de straturi subțiri de drenaj cu o grosime de 10...15 cm, dar este inacceptabilă așezarea ambelor straturi mixte și în straturi înclinate. Umplerea trebuie efectuată de la marginile terasamentului până la mijloc pentru o mai bună compactare a solului limitată la zonele de margine ale terasamentului. Nu se recomandă utilizarea lut nisipos, argile grase, turbă sau soluri cu incluziuni organice pentru umplerea terasamentului.
Criteriul de compactare este densitatea necesară a solului, exprimată prin masa volumetrică a scheletului solului, sau coeficientul standard de compactare (K y), egal cu raportul dintre densitatea necesară a scheletului solului și densitatea standard maximă a acestuia. Un coeficient de compactare a solului de 0,95 ... 0,98 este optim și asigură o rezistență suficientă a întregii structuri, în timp ce posibila tasare a solului în timp va fi nesemnificativă. Pe vreme uscată, caldă, se recomandă udarea solului înainte de compactare.
Metode mecanice Compactările, în funcție de natura impactului corpurilor de lucru asupra solului și de soluția de proiectare a mijloacelor de mecanizare, se împart în principal în următoarele tipuri: laminare, vibrare, compactare și o metodă combinată.
La compactarea solului prin rulare, se folosesc role pneumatice, cu came, zăbrele și netede. Pot fi de diferite greutăți, autopropulsate, semiremorcă sau remorcate.
Rolele pneumatice, în funcție de tipul și caracteristicile solului, pot compacta soluri coezive cu grosimea stratului (în stare afânată) de 15 ... 75 cm și soluri necoezive cu grosimea stratului de 25 ... 90 cm; numărul de treceri de role de-a lungul unei căi în timpul compactării experimentale este de 5 ... 12 și respectiv de 4 ... 10 ori.
Rolele cu came compactează numai soluri coezive, cu o grosime a stratului de 20 ... 85 cm și un număr de treceri de 6 ... 14 ori.
Rolele cu role netede sunt folosite pentru compactarea solurilor coezive și necoezive cu o grosime a stratului de 10 ... 15 cm.
La compactarea solului prin rulare, există două modele de mișcare pentru role: navetă și circulară.
Când solul se compactează vibrând Se folosesc role vibratoare (role vibratoare), plăci vibratoare, batoane vibratoare și compactoare vibratoare cu puțuri adânci. Această metodă este rațională în principal pentru solurile necoezive și slab coezive.
Rolele vibratoare cu role netede sunt utilizate pentru compactarea solurilor coezive cu o grosime de 15 ... 50 cm și a solurilor necoezive cu o grosime de 15 ... 70 cm De interes deosebit sunt autopropulsate cu un singur tambur role vibratoare cu o greutate de până la 0,7 tone, care asigură o lățime a benzii compactate de 66 cm. Ei efectuează compactarea în condiții înguste, inclusiv șanțuri înguste, lângă conducte, fundații și pereți, unde utilizarea altor mașini este dificilă.
Plăcile vibrante sunt, de asemenea, folosite pentru compactarea solurilor necoezive și slab coezive. Prin proiectare, acestea constau dintr-o placă de compactare cu un excitator de vibrații și un cadru submotor cu motor, pe care este montat un mâner de comandă sau suspensie de macara. Plăcile vibrante ușoare și grele auto-deplasabile de tip D și S vp sunt utilizate pentru umplerea sinusurilor și a șanțurilor pentru a compacta un strat de pământ necoeziv de 20 ... 60 cm. Plăci vibrante suspendate (la macara) ale VPP tip (cu masa de 1 ... 2,7 tone) folosit pentru compactarea solurilor coezive și necoezive cu grosimea stratului de 50 ... 80 cm.
Compactarea în adâncime cu ajutorul unei instalații de vibroimpact de tip VUPP este eficientă pentru nisipurile cu granulație medie și fină saturate cu apă la o adâncime de 2,5...6 m Instalația este scufundată și îndepărtată de pe sol cu ajutorul unui dispozitiv vibrator și a unei macarale. Compactarea nisipului se asigura pe o suprafata cu diametrul de 4 - 5 m.
Compactarea solului prin compactare se realizează cu ajutorul mașinilor de tamponare, plăci montate și tampere mecanice. Această metodă oferă un efect bun în compactarea solurilor coezive și necoezive, inclusiv a solurilor grosiere, precum și a argilelor uscate.
Cu ajutorul mașinilor de tamponare de tip DU-12, solurile sunt compactate la bază cu o grosime a stratului de până la 1,2 m Compactarea se realizează prin pătrunderi de 2,6 m lățime prin impacturi alternate cu două plăci cu greutatea de 1,3 tone prin cădere liberă pe sol. .
Când se utilizează plăci de tamponare montate, adâncimea compactării solului depinde de diametrul și greutatea elementului de tamponare. Plăcile suspendate liber se ridică la o înălțime de 1 - 2 m și, atunci când cad, solul este compactat de mai multe ori.
Compactarea cu plăci grele cu diametrul de 1 - 1,6 m și masa de 2,5 - 4,5 tone asigură compactarea unui strat cu grosimea de 1,2 - 1,6 m pentru sol coeziv și 1,4 - 1,8 m pentru sol necoeziv. Solul este compactat cu benzi de 0,9 ori diametrul corpului de tamponare, suprapunând piste adiacente de 0,5 ori diametrul.
Pentru compactarea solurilor în condiții înghesuite, este recomandabil să folosiți atașamente precum ciocane hidraulice și pneumatice cu plăci de compactare. Grosimea stratului compactat, în funcție de tipul de ciocan, va fi de 0,25 - 0,7 m și 0,25 - 0,4 m pentru soluri coezive, 0,3 - 0,8 m și 0,3 - 0,5 m pentru solurile necoezive În astfel de cazuri, poansonele pneumatice și Mașinile de găurit frânghii cu percuție sunt de asemenea eficiente. Fântânile formate în timpul compactării trebuie umplute cu pământ local în straturi de 1 m cu compactare. Ca urmare, în jurul puțului se formează o zonă de sol compactat, care măsoară de 2,5 - 3 ori diametrul puțului.
În locurile înghesuite și incomode la umplere, de exemplu, șanțuri, găuri și gropi, se folosesc ciocăni mecanici cu comandă manuală, inclusiv ciocăni electrici autopropulsați de tip IE și ciocăni pneumatici TR și N. ciocăni electrici cu o greutate de la 18 la 180 kg sol compact necoeziv cu grosimea stratului de 0,15 - 0,5 m, cu o greutate de 80 și 180 kg - sol coeziv cu grosimea stratului de 0,3 și respectiv 0,4 m.
Cel mai comun tip de platforme pur gravitaționale sunt structurile din beton armat sau fundațiile din oțel lestate cu greutăți mari. Platformele din beton armat pot fi o structură monocon, o structură cu coloane sau o structură cu pereți aproape verticali. Structurile din oțel, de regulă, au un număr mare de rezervoare de balast pentru a primi apă sau material ponderat. O caracteristică comună este prezența unor cavități voluminoase pentru primirea balastului, care asigură o forță de presiune mai mare. Fundațiile gravitaționale sunt instalate în zonele în care există condiții de gheață.
Figura 5 – Baza de oțel pe covoraș de susținere
Figura 6 – Baza de otel
Figura 7 – Baza din beton armat
Pasarele. Platforme staționare cu un bloc de sprijin traversant
Cele mai interesante din punctul de vedere al dezvoltării resurselor Mării Negre și Azov sunt pasajele și platformele staționare cu o bază de trecere.
Structurile luate în considerare sunt unite, în primul rând, de permeabilitatea la valuri și curenți a structurilor lor portante care susțin puntea cu structura superioară. Principalul element structural al acestor structuri sunt conductele de oțel. În plus, stalierele și marea majoritate a platformelor de susținere au fundații pe piloți, care asigură stabilitate întregii structuri de pe fundul mării.
Pasarele. Pasarele sunt structuri extinse care asigură o legătură continuă de suprafață între locurile de foraj și țărm. Instalațiile de foraj și alte echipamente tehnologice tipice pentru zăcămintele de petrol și gaze sunt amplasate pe locurile de pasaj superior. Lățimea carosabilului pasajelor supraterane (de obicei 3,5 m) permite circulația într-un singur sens, prin urmare, pe lângă locurile de foraj, zonele de circulație sunt amenajate de-a lungul pasajelor supraterane. Din punct de vedere al funcționalității, pasajele supraterane sunt similare cu barajele cu lărgire pentru locurile de foraj, dar sunt ridicate la adâncimi relativ mari - aproximativ 6-15 m în unele cazuri în zonele de apă cu adâncimea de 20 m sau mai mult.
Elementul portant principal al unui pasaj superior sunt grămezi - de obicei tevi metalice cu un diametru de 0,3-0,5 m piloţi prismatici din beton armat sau piloţi de cochilie se folosesc mult mai rar. Elementul de susținere al pasajului superior este format din doi piloți înclinați legați printr-o bară transversală la un nivel care depășește creasta valului de proiectare. Piloții sunt, de asemenea, legați prin bretele pentru a conferi structurii o rigiditate mai mare. Structurile de pod din profile laminate sunt așezate deasupra traverselor elementelor de susținere.
Pe măsură ce adâncimea mării crește la șantierul pasajului superior, dificultățile instalării blocurilor plate de susținere cresc din cauza rigidității insuficiente a acestora în direcția axei structurilor. Prin urmare, la adâncimi de aproximativ 20 m, se folosesc blocuri de sprijin spațial din două perechi de piloți înclinați legați prin bretele în direcțiile longitudinale și transversale. În același timp, înclinația suporturilor crește, iar travele, în locul unei structuri de grinzi, iau forma unor ferme spațiale.
Primele pasageri au fost construite în câmpurile petroliere din Marea Caspică în anii 30. Până la începutul anilor '70. lungimea totală a pasajelor supraterane din această zonă a ajuns la 360 km. Un număr mare de pasaje supraterane au fost construite în Statele Unite în timpul dezvoltării zonelor offshore de mică adâncime în regiunea California și în Golful Mexic. La adâncimi mici, instalarea stâlpilor se realizează într-un mod de pionierat: următorul element de susținere este instalat în apă dintr-o zonă gata făcută folosind o macara. Blocurile de susținere prismatice sau piramidale sunt așezate pe fund cu ajutorul vaselor macarale, fixate prin trave de porțiunea deja construită a treptei și fixate de fund prin piloți.
Platforme pe fundații pe piloți. Acesta este cel mai mare grup de structuri hidraulice de pe platforma mării. Prima platformă a fost construită în 1936 în Marea Caspică, în 1947 a apărut prima platformă în străinătate - în Golful Mexic, la o adâncime de 6 m. Numărul total de platforme construite în întreaga lume de atunci este estimat de surse diferite de la trei la zece mii.
Numai în Marea Caspică, numărul de platforme construite (se numesc „insule de oțel”) se apropie de 1000. Majoritatea platformelor sunt instalate la adâncimi mici, dar aproximativ 2000 sunt operate la adâncimi de la 30 la 300 m pe viitor, platformele metalice pe fundații pe piloți sunt considerate ca fiind principalele structuri destinate dezvoltării raftului.
De la construirea primelor platforme, capacitățile de conducere munca de instalare la diferite adâncimi în larg, sarcinile rezolvate pe raft s-au schimbat și, ca urmare, s-au schimbat formele structurale ale platformelor. Pe măsură ce adâncimile mării la care sunt instalate platformele cresc, proporțiile, structura blocurilor de susținere și metodele de construcție a acestora se modifică.
Cu toate acestea, toate aceste schimbări nu se manifestă sub forma unor salturi calitative asociate cu anumite valori de adâncime sau alți factori, astfel încât împărțirea platformelor în orice grup este condiționată.
Platformele pe mai multe blocuri de susținere sunt construite în principal la adâncimi de până la 100 m. Primele platforme, construite în anii 50. la adâncimi de până la 30 m, acestea constau din patru până la șase blocuri prismatice sau piramidale, în plan dreptunghiular, cu o structură superioară comună. Astfel de structuri sunt încă folosite astăzi la adâncimi de până la 40 m. . În funcție de adâncimea mării, blocurile primesc dimensiuni în plan de la 8x16 până la 20 x 20 m. Locuința este dispusă, de regulă, pe un bloc de sprijin separat, distanțat la 30-50 m de platformă din motive de siguranță la incendiu și conectat. la el printr-un pod de tranziție. Transportul și instalarea blocurilor se realizează cu ajutorul vaselor macara. La adâncimi mai mari de 40 m, stabilitatea blocurilor prismatice libere în timpul instalării este insuficientă. Prin urmare, blocurile primesc o formă piramidală pronunțată, iar numărul lor total este redus la două. Pe măsură ce adâncimea crește și numărul de blocuri scade, dimensiunile și masele blocurilor de sprijin individuale cresc. Astfel, la adâncimi de mare de 60-80 m, masa unui bloc este de 1,2-2,0 mii tone, iar la adâncimi de 100-120 m ajunge la 4 mii tone.
Platforme cu suport monobloc. Platformele cu un monobloc de sprijin pe o fundație de piloți sunt construite în întreaga gamă de adâncimi maritime la care sunt operate platforme staționare, adică de la câțiva metri la 300 m sau mai mult) Pornind de la o adâncime de aproximativ 100 m, proiecte cu două sau mai multe blocurile suport nu sunt aproape niciodată folosite. Variantele monoblocurilor de susținere sunt prezentate în Figura 9. Cu accesul la adâncimi mai mari ale mării, funcțiile blocului de sprijin și ale fundației piloților s-au schimbat și ele. În pasagerile și platformele cu mai multe blocuri, piloții joacă rolul principal - absorb direct sarcinile din suprastructură și transportă sarcini orizontale de la valuri, curenți și gheață. Blocurile de susținere din astfel de structuri nu fac decât să adauge rigiditate întregului sistem spațial. În platformele de apă adâncă pe un monobloc, piloții și sarpanta spațială conlucrează sunt luate măsuri pentru conectarea rigidă a blocului de susținere cu piloții (cimentarea spațiului interconducte, îmbinarea prin sudură) și, ca urmare, încărcările din structura superioară. sunt absorbite atât de piloți cât și de blocul de susținere. În platformele construite târziu, grămezii se termină în partea de jos a blocului, iar rafturile blocurilor transferă o parte din încărcătură direct la sol.
Blocurile de sprijin se realizează pe mal integral sau din mai multe secțiuni (niveluri). Ele sunt transportate fie pe barje speciale, fie pe plutire. În timpul perioadei de instalare (înainte de fixare cu grămezi), un monobloc plasat pe fund este mai stabil decât blocurile individuale ale unei structuri de susținere cu mai multe blocuri.
Monoblocul de susținere al unei platforme de adâncime este format din panouri - ferme laterale plate - și diafragme care le unesc - ferme plate, care conferă rigiditate întregii structuri spațiale. Elementul principal al panourilor și al întregului bloc de susținere sunt rafturile - țevi metalice cu diametrul de 1,2-3,0 m (în unele cazuri până la 10 m), cu pereți de 15-50 mm grosime. Numărul total de rafturi dintr-un bloc poate fi diferit - de la 4 la 15. În funcție de înălțimea blocului, rafturile pot avea diametre inegale, iar rafturile diferite ale aceluiași bloc pot diferi în diametru. Pentru a conferi flotabilitate blocului de susținere, stâlpii unuia dintre panouri sunt realizate în diametru semnificativ mai mare decât toți celelalte. Bretele și diafragmele panoului sunt realizate din elemente tubulare cu diametre mai mici decât rafturile. Odată cu creșterea diametrului rafturilor, dificultățile de asigurare a stabilității formei cochiliilor, care sunt supuse unei presiuni hidrostatice externe semnificative, cresc brusc. Cât de dificil este asigurarea rigidității structurii este prezentat în Figura 11, care prezintă diafragme fragmentare, pereți și rigidizări în interiorul unui rafturi cu diametrul de 8 m.
Creșterea diametrului stâlpilor pentru a obține flotabilitatea necesară a blocului de susținere duce la o creștere semnificativă a consumului de metal al structurii. Prin urmare, în proiectele de blocuri de susținere înalte, este necesar să se recurgă la modificări treptate ale diametrului și grosimii țevilor care alcătuiesc rafturile.
Un exemplu al acestei abordări de proiectare este o platformă de foraj proiectată pentru a fi instalată la o adâncime de 395 m (Figura 12). Structura superioară relativ ușoară a platformei (masa sa este de 1,5 mii de tone) este susținută de un bloc de sprijin cu o masă de 40 de ori mai mare (60 de mii de tone). În plus, 30 de mii de tone de oțel ar trebui cheltuite pentru piloții care asigură blocul și 3 mii de tone pentru coloanele de ridicare pentru un grup de 24 de puțuri.
Structura superioară (module cu echipamente de proces și putere, instalație de foraj, spații de depozitare și locuințe, heliport) este situată pe punte - o punte metalică așezată pe grinzi, care* la rândul lor se sprijină pe un cadru care transferă sarcinile către blocul de susținere. Module de top
Figura 11 - Proiectarea unei coloane de sprijin cu diametru mare
clădirile sunt instalate pe 2-3 niveluri. Masa totală a suprastructurii poate fi redusă dacă este construită ca o singură structură. În același timp, datorită rigidității inerente a suprastructurii, blocul de susținere poate fi și ușurat. Cu toate acestea, lucrările de instalare în acest caz necesită macarale cu o capacitate de ridicare foarte mare. De obicei, puntea este realizată separat de blocul de susținere și instalată pe aceasta în zona de apă după ce blocul este asigurat cu grămezi. În cazul în care puntea este conectată la blocul de susținere de pe țărm, remorcarea structurii pe plutire este dificilă, dar lucrările de instalare pe mare sunt simplificate. Pardoseala punții trebuie să prevină contaminarea zonei apei cu fluid de foraj, ulei și alte substanțe și, prin urmare, are o flanșă.
Piloții care fixează blocul de susținere de sol sunt țevi de oțel cu diametrul de 0,92 - 2,13 m și pereți 3 8 - 64 mm, acestea sunt introduse în pământul de jos până la o adâncime de până la 150 m (în unele cazuri, chiar mai adânc). Piloții principali sunt introduși în interiorul stâlpilor blocului de susținere, capătul lor superior este la nivelul punții. Piloții conduși de lovituri la capătul superior au un capăt inferior deschis. Dacă ciocanul este plasat în interiorul grămezii (această soluție este mai eficientă, mai ales dacă grămada este lungă), capătul său inferior este astupat. Pe măsură ce grămada se scufundă în pământ, este construită de sus prin sudare. După ce grămada este scufundată la o anumită adâncime, partea din acesta care iese deasupra blocului de susținere este tăiată. De-a lungul vârfului, grămada și suportul de bloc sunt conectate prin sudură, iar spațiul dintre ele este cimentat. În unele cazuri, pentru întărirea structurii în locurile cele mai vulnerabile - la nivelul expunerii la gheață și la intrarea în sol - se scufundă în interiorul grămezii una sau mai multe conducte suplimentare și se cimentează întreg spațiul dintre ele.
Forța de reținere a piloților introduși prin picioarele blocului de susținere poate să nu fie suficientă pentru a asigura stabilitatea unei platforme de apă adâncă de la răsturnare. În acest caz, grămezii de graniță sunt în plus forțați. Ele pot fi plasate de-a lungul conturului blocului sau concentrate lângă rafturi. Este posibilă lărgirea părții inferioare a blocului de susținere sub forma unui grilaj cu zăbrele, fixându-l cu grămezi de-a lungul întregului contur. Această soluție este deosebit de interesantă deoarece vă permite să faceți fără grămezile principale (în interiorul rafturilor) și să conduceți grămezii de margine pe verticală. Piloți suplimentari (de margini) sunt atașați de blocul de susținere sub apă direct în partea de jos, folosind cuplaje - ghidaje de bucăți scurte de țeavă sudate la mai multe niveluri pe blocul de susținere. După introducerea piloților la o adâncime dată, spațiul dintre ele și cuplaje este umplut cu mortar de ciment (pentru aceasta se folosesc cimenturi de expansiune). Stâlpii de susținere cu diametru mare au un dop în partea de jos și se sprijină pe sol, transferând o parte din încărcăturile de la blocul de susținere la acesta. În acest caz, grămezile sunt plasate în jurul rafturi.
În blocurile de susținere cu rafturi care se schimbă în trepte în diametru, pot fi utilizați numai grămezi de margine, ale căror capete sunt situate lângă suprafața solului. Mai exact, blocul de susținere trebuie să fie asigurat cu 56 de piloți, dintre care 16 sunt antrenați prin cuplaje situate între stâlpii blocului, iar restul de 40 în grupuri de patru în jurul tuturor celor nouă stâlpi.
Dispunerea fundației piloților este prezentată în Figura 13 . Prin cuplaje - țevi cu diametrul de 1,72 m - piloții „scurți” sunt mai întâi băgați până la o adâncime de 75 m (acestea asigură stabilitatea blocului în perioada inițială a lucrărilor de instalare pe mare). un diametru de 1,52 m și pereții cu o grosime de 25 mm. Apoi, găurile sunt forate în interiorul piloților „scurți” și țevile cu un diametru de 1,22 m sunt scufundate în ele la o adâncime de 135 m sub suprafața inferioară piloți) sunt finalizate la un nivel de 45 m deasupra suprafeței inferioare. Spațiul dintre toate țevile este cimentat. Rețineți că la intrarea în pământ, toate conductele au inserții lungi de 15 metri cu pereți mai groși.
Masa blocurilor de susținere a platformelor de adâncime depășește semnificativ capacitatea de ridicare a macaralelor plutitoare și a navelor cu macara. Prin urmare, indiferent de metoda de livrare a blocului la locul de instalare, operațiunea de amplasare a acestuia pe fundul mării este întotdeauna precedată de poziția blocului pe plutire. Flotabilitatea blocului se realizează nu numai datorită
o creștere semnificativă a diametrului unora dintre rafturi, ceea ce duce ulterior la încărcări mari asupra structurii din valuri și curenți, dar și utilizarea de flotabilitate temporară - tancuri cilindrice sau pontoane atașate blocului înainte de lansare.
Cele mai adânci platforme instalate după 1975 sunt operate în câmpurile petroliere din Canalul Santa Barbara (California) și în Golful Mexic: Hondo (adâncimea mării 260 m), Gervaise (285 m), Cognac (312 m). „Magnus” (186m). Câteva informații despre aceste platforme vor fi oferite mai jos. De remarcat faptul că condițiile mai severe ale Mării Nordului au determinat consumul de material semnificativ mai mare al platformelor din oțel instalate acolo. Pentru comparație: valorile de masă ale platformelor Gervaise și Brent A, instalate la adâncimi de 285 și 140 m, sunt aproximativ aceleași - 39,7 și 33,0 mii de tone. Acest raport este, de asemenea, tipic pentru alte platforme din aceste două zone de raft.
/Platforme pe un ponton scufundat sau pantofi. Creșterea bruscă a costului și a intensității forței de muncă pentru construirea unei fundații cu piloți cu adâncimea apei în creștere ne obligă să căutăm soluții de proiectare în care piloții să nu fie folosiți deloc sau rolul lor în asigurarea stabilității structurii se dovedește a fi secundar. Compania franceză „Sitank” a propus un design de platformă cu un bloc de sprijin traversant pe un ponton din beton armat, care combină elemente structurale principalele tipuri de platforme de adâncime discutate în acest paragraf și în paragrafele anterioare.
Un bloc suport metalic traversant este fixat pe un ponton din beton armat. Pontonul are aceeași structură celulară ca cea a platformelor Cormoran A și Brent C. Pontonul celular conferă flotabilitate structurii atunci când este transportat de la mal până la locul de instalare de pe fund, apoi folosit pentru balastare și, în final, pentru depozitarea petrolului. În versiunea de platformă destinată foraj de productie iar producția la o adâncime a mării de 200 m, capacitatea depozitului de petrol este determinată a fi de 150 mii m 3. Blocul de susținere trebuie să susțină structura superioară cântărind aproximativ 25 mii tone și are o suprafață de 5 mii m 2. Opt (sau alt număr) cilindri de la colțurile pontonului sunt folosiți pentru balastare și apoi depozitarea uleiului.
Pontonul din beton armat se sprijină direct pe fundul mării; aria și masa acestuia se determină ținând cont de cerințele de stabilitate a structurii la forfecare și răsturnare. Pentru a crește rezistența la forfecare pe sol, este posibilă scufundarea carcasei metalice în pământ prin găuri speciale din ponton. În general, astfel de structuri pot fi clasificate ca gravitaționale.
Avantajul proiectării luate în considerare (se numește compozit sau combinat) este că poate fi folosit în cazurile în care este imposibil să bate piloți (prezența rocii sub un strat relativ subțire de sol moale). În același timp, are o rezistență mai mică la propagarea și curgerea undelor (ca toate blocurile de sprijin end-to-end) și face posibilă rezolvarea cu succes a problemei stocării uleiului produs.
Figura 14 - Platforme Teknomare instalate în câmpurile Loango (lângă Congo) la o adâncime de 86 m (a), în Marea Nordului la o adâncime de 95 m (b) și proiectate pentru adâncimi de până la 200 m (c)
1 - fermă de oțel a blocului de susținere; 2 - rezervoare de balast cu sabot de sprijin (facilități de depozitare a uleiului); 3 - coloane de ridicare; 4 - tancuri de balast
O altă soluție la problema asigurării stabilității unui bloc de susținere fără utilizarea unei fundații pe piloți este întruchipată în proiectarea platformei Teknomare Blocul de susținere este atașat la trei rezervoare de balast cilindrice, susținute de pantofi largi și ponderați. instalat direct pe fundul mării Configurația blocului suport, dimensiunile rezervorului și punții selectate din condițiile zonei de operare, scopul platformei și adâncimea mării.
Primele patru platforme Teknomare (Figura 14 a) au fost instalate în 1976 la o adâncime de 86 m în regiunea Congo. Sunt proiectate pentru valuri de înălțime Amy și sunt destinate forării a 15 puțuri (fiecare) și producției de petrol platforma a fost construită în 1983 în Marea Nordului la o adâncime de 95 m (Figura 14 b), este proiectată pentru forarea a 24 de puțuri și are rezervoare de balast de mare volum în timpul funcționării mii m 3 de ulei Diametrul rezervoarelor este de 25,7 m Trei încălțăminte cu un diametru de 47 m sunt încărcate cu balast solid cu o masă totală de 51 mii de tone la 90 m. Întreaga structură este realizată din oțel, al cărui consum total este de 41,7 mii de tone. Această structură este proiectată pentru valuri de 27 m. Platforma prezentată în figura 14 c este destinată instalării în Marea Mediterană de 200 m.
Avantajele blocurilor de suport gravitațional din oțel de acest tip față de cele din beton armat includ faptul că pot fi fabricate complet în groapă, deoarece au un tiraj mic înainte de a primi balast lichid și solid. Blocul este remorcat în poziție verticală, într-o zonă cu adâncime suficient de mare este scufundat și preia structura superioară complet asamblată de pe șlep, apoi este ghidat spre locul de aterizare și balastat. Se presupune că astfel de structuri vor găsi aplicație la adâncimi mari de până la 300 - 400 de mile în zone cu condiții de vânt puternic.
Designul platformei Mandrill (Figura 15) seamănă cu un trepied glisant folosit pentru instalarea de film sau echipament fotografic. Se crede că astfel de proiecte ar putea găsi aplicații în zonele de raft cu vânt puternic și condiții de valuri, cum ar fi Marea Nordului, și în zone cu o adâncime de 200-500 m. Opțiunea de proiectare prezentată în Figura 15 a fost dezvoltată pentru o adâncime de 350 m.
Figura - 15. Platformă „Mandrill” (a) și opțiuni pentru sprijinirea „picioarelor” platformei pe sol (b-d)
1 - picioare" formând un cadru în formă de A; 2 - "picior" pliabil; 3 - șapă; 4 - coloane de ridicare; 5 - grămezi; 6 - cuplaje pentru asigurarea piloților; 7 - pantof de sprijin
Platforma este destinată forării a 56 de puțuri de producție și producției de petrol, structura sa superioară cu o greutate de 55 de mii de tone are dimensiuni de 70 x 120 m în plan și se ridică deasupra apei cu 26 m (înălțimea estimată a valului este considerată la 31 m). Structura spațială de sprijin este montată sub apă dintr-un sistem plat de elemente de zăbrele articulate asamblate pe țărm și transportate pe plutire. Acest sistem include: o conexiune rigidă în formă de A din două „picioare” și un distanțier, un al treilea „picior” pliabil și încă două distanțiere. Sunt propuse trei opțiuni pentru susținerea „picioarelor” platformei pe sol: cu piloți înclinați (Figura 15b) - țevi de oțel cu un diametru de 2,44, o lungime de până la 130 m și o greutate de până la 450 de tone prin conductoare montate pe „picioarele” înclinate; cu piloți verticali de batare (Figura 15 c), bătuți prin orificii din saboții de susținere; fără piloți de batare (Figura 15 15 d) - cu fixare rigidă sau cu balamale la încălțămintea lărgită. Ultima varianta suportul este potrivit în prezența solurilor suficient de puternice.
Platforme cu un bloc de sprijin prin intermediul sub formă de catarg cu tipi. Proiectele acestor platforme sunt similare cu structurile de la sol utilizate ca suport pentru antenele de radio, relee radio și televiziune (Figura 16). Se crede că designul poate fi utilizat în intervalul de adâncime de 200 - 700 m. Diferența fundamentală platforma sub forma unui catarg de la alte structuri staționare de adâncime este că nu transmite moment de încovoiere la baza solului.
Blocul de susținere (trunchi de catarg subacvatic) este realizat sub forma unei țevi de oțel, secţiune transversală este format dintr-un pătrat. Conductoarele pentru coborârea sirurilor de foraj sunt amplasate în interiorul blocului. Portbagajul este ținut în poziție verticală cu ajutorul unor frânghii atașate de ghirlandele de matrice aflate pe partea de jos. Din matrice, băieții continuă până la ancorele de grămadă. Sub sarcini normale asupra structurii, șirurile de matrice se află în partea de jos. Sub sarcini extreme (în timpul unei furtuni puternice), ghirlandele se desprind de jos și absorb astfel șocurile transmise băieților din trunchiul legănat. Calculele și experimentele pe un model la scară mare au arătat că schema adoptată pentru amortizarea mișcărilor oscilatorii ale sistemului asigură abateri mici (nu mai mult de 2%) ale trunchiului față de verticală.
Au fost dezvoltate două opțiuni pentru sprijinirea țevii pe sol. În primul, trunchiul are o fundație grămadă. În acest caz, o parte din piloți transferă la sol toate sarcinile din structura superioară a platformei, adică acești piloți sunt scufundați în pământ prin rafturile blocului de susținere și sunt conectați la capătul superior la structura punții. Această soluție este tipică pentru majoritatea celorlalte structuri cu un bloc de sprijin traversant pe o fundație pe piloți. Cealaltă parte a grămezilor asigură trunchiul împotriva răsucirii, iar capetele lor sunt fixate la capătul inferior al trunchiului. Într-o altă opțiune, nu se folosește o fundație de grămadă: capătul inferior al trunchiului primește o formă de con, datorită căruia este scufundat 2-15 m în pământ sub greutatea blocului în sine, balast și datorită componenta verticală a forței de tensiune a fiecărui tip.
Capetele superioare ale tipilor sunt atașate de portbagaj printr-o centură specială ușor sub suprafața apei (pentru a nu complica apropierea navelor de serviciu) și aproximativ la nivelul sarcinilor orizontale rezultate pe structură. În raport cu axa verticală a țevii, băieții deviază cu aproximativ 60°.
Prima platformă „Lena” sub forma unui catarg subacvatic cu tipi a fost instalată la o adâncime de 305 m Blocul de susținere (trunchi) cu o înălțime totală de 330 și o lățime de 36 m are o masă de 27 mii de tone (. inclusiv piloți), care este jumătate față de platforma „Cognac”, instalată la o adâncime de 312 m Piloți formați din țevi cu un diametru de 1,37 m, care susțin structura superioară, sunt înfipți în pământ la o adâncime de 170 m. , adică lungimea totală a fiecăreia dintre ele este de aproximativ 500 m Aceleași țevi, dar respectiv de lungime mai mică, folosite ca piloți pentru a asigura trunchiul de răsucire. Pentru asigurarea portbagajului, au fost instalate 20 de cabluri de tip cabluri cu un diametru de 137 mm și o lungime de 550 m, cu includerea în fiecare dintre ele a unei ghirlande de matrice cu o masă totală de 200 de tone frânghia a fost determinată a fi de 5-6 MN, iar forța de rupere a fost de 15 MN.
O soluție de proiectare mai îndrăzneață a fost adoptată pentru platforma destinată instalării în Golful Mexic la o adâncime de 700 m. Puțul de 40 m lățime este asigurat de 16 bărbați cu un diametru de 100 mm cu ghirlande de ancorare cu o greutate de 165 de tone piloți - țevi cu diametrul de 1,5 m - sunt încărcați de la navele de foraj în puțuri preforate până la o adâncime de 15 m și cimentați. Capătul inferior în formă de con al trunchiului este îngropat în pământ și nu are o fundație de grămadă.
Pentru a instala blocul de susținere a unei platforme de adâncime, se propune utilizarea metodei utilizate mai întâi în construcția platformei Hondo piesele sunt livrate la locul de instalare a platformei pe șlepuri, lansate și conectate într-un întreg pe linia de plutire după primirea „balastului (. apa de mare) în rezervoarele părții blocului care ar trebui să fie orientată în jos, blocul se întoarce treptat și se deplasează în poziție verticală fără ajutorul macaralei. După ce piloții de ancorare sunt introduse și securizați blocul cu tipi (primii patru în două direcții reciproc perpendiculare și apoi restul), toate rezervoarele de balast sunt umplute cu apă, iar piloții sunt înfipți (dacă este prevăzut) sau blocul este scufundat în pământul datorită greutății sale.
Operațiunea de conectare a părților blocului de plutire este foarte complexă, mai ales că trebuie efectuată direct deasupra locului de instalare al platformei, adică în larg. Prin urmare, se recomandă, dacă este posibil, montarea întregului bloc pe mal. Este exact ceea ce s-a făcut în timpul construcției platformei Lena Blocul de susținere a fost lansat dintr-o șlep și și-a asumat imediat o poziție verticală datorită faptului că în partea inferioară avea balast sub formă de minereu de fier. partea superioara - in interiorul blocului - 12 tancuri de balast - nave de flotabilitate cu diametrul de 6 si lungimea de 36 m.
Este de remarcat faptul că blocul a fost coborât din barjă nu prin pupă, ca de obicei, ci prin lateral. În interiorul blocului, pe mal, s-au amplasat piloți principali (cei care ar trebui să susțină structura superioară). Au fost construite și sacrificate folosind echipamente montate pe o șlep. De pe șlep a fost instalată și puntea structurii superioare a platformei.
Adâncimea de 700 m nu este maximă pentru acest tip de platforme fixe.
Lucrări de montaj și piloți. O varietate de macarale și echipamente de piloți sunt utilizate în construcția de pasageri și platforme în zone cu adâncimi mici. Alege procese tehnologice, cel puțin dependent de condițiile meteorologice.
Inițial, piloți plutitori au fost folosiți pentru acționarea piloților. Lucrările de piloți și instalarea pardoselii au putut fi efectuate numai pe vreme calmă. Metoda de pionierat de construcție a extins semnificativ gama de condiții meteorologice pentru lucrările de instalare și piloți. Numeroase modificări ale metodei de pionier sunt asociate cu diferite caracteristici tehnologice ale echipamentului de macara utilizat. Să luăm în considerare, ca exemplu, tehnologia instalării unui pasaj superior.
Un element al structurii superioare - o ferme cu o grindă de traversă atașată la ea, precum și piloți (Figura 17a) - este suspendat de brațul unei macarale speciale pentru construcția cu stacada. După rotirea macaralei la 180 °, întregul bloc este atârnat deasupra locului de instalare (b), iar o margine a fermei se sprijină pe bara transversală a secțiunii deja finisate a pasajului superior și este atașată de acesta cu cleme sau sudură temporară. După aceasta, piloții, ținuți în ghidajele cadrului de piloți, sunt trecuți prin furcile barei transversale (c) și introduși înăuntru. Odată ce a fost atinsă adâncimea de antrenare proiectată (sau eșecul), se face o gaură în grămadă direct sub bara transversală în care este introdus un opritor pentru bara transversală.
Părțile piloților situate deasupra barei transversale sunt tăiate, toate ansamblurile de montare sunt sudate, puntea este instalată (d), iar apoi macaraua se deplasează înainte pe lungimea noii secțiuni. Macaralele de construcție a pasajului superior sunt proiectate pentru construcția de pasaje supraterane în secțiuni de până la 20 m la adâncimi de aproximativ 30 m. Platformele de pasaj suprateran sunt ridicate în același mod de pionierat atunci când se lucrează într-o direcție perpendiculară pe axa pasajului superior.
Instalarea blocurilor pentru structura de susținere a platformelor cu o greutate de până la 3 mii de tone se realizează, de regulă, de la nave-macara, pe care blocurile sunt livrate într-o zonă dată. Cea mai importantă operație este întoarcerea - mutarea blocului într-o poziție verticală. Aplicați diverse moduri basculare: pe apa cu stalpii blocului sprijiniti pe sol; prin partea laterală a vasului sprijinită pe o grindă specială de consolă; cu fixarea părții superioare a blocului pe bolardul de punte; blocuri care au propria flotabilitate în apă la controlul aportului de balast în rafturi.
După aterizarea pe fund, blocul este nivelat prin diferite mijloace. Denivelările de la fund pot fi eliminate direct sub rafturi prin spălare cu apă furnizată prin țevile atașate la rafturi. Blocul nivelat este asigurat cu piloți tubulari metalici introduși prin stâlpi. Dacă defecțiunea în timpul baterii piloților are loc înainte de a ajunge la adâncimea de scufundare calculată, este necesar să se găurize un dop de pământ pentru a reduce rezistența la forțarea piloților. Cavitatea conductei este apoi umplută cu beton până la un nivel de 5-8 m deasupra suprafeței inferioare. Este posibilă o combinație de piloți antrenați cu ancorare: grămada este condusă pe acoperișul solului stâncos sau semi-stâncos, apoi este forată o sondă în care este coborâtă ancora și apoi puțul și cavitatea pilotului cu tija de ancorare trecută. prin ea sunt umplute cu beton. Pentru a crește capacitatea portantă grămezii sunt uneori folosiți pentru a injecta mortar de ciment în solul înconjurător. Pentru a face acest lucru, dopul de pământ este complet găurit din grămadă și soluția este alimentată prin capătul inferior al grămezii și prin găurile special prevăzute pentru aceasta pe lungimea sa. O astfel de operațiune duce la o creștere a capacității portante a grămezii pe sol de 2-2,5 ori. O altă modalitate de a crește capacitatea portantă a unei grămadă este următoarea: o sondă este forată printr-o grămadă batată, care este apoi extinsă folosind un dispozitiv de alunecare în expansiunea rezultată și partea de jos piloții sunt înfipți într-un cadru armat și întreg spațiul este umplut cu beton.
Tehnologia de fabricare și instalare a platformelor de adâncime diferă de cea utilizată pentru pasajele supraterane și platformele cu mai multe blocuri de susținere datorită gradului mai ridicat de industrializare a muncii și a complexității operațiunilor individuale cauzate de dimensiunile și greutatea mare a blocului de susținere.
Producția de monoblocuri se realizează la întreprinderi specializate și complexe de construcții navale și include următoarele operațiuni principale: pregătirea pieselor individuale, țevilor și grinzilor; asamblarea unităților; procesarea intermediară a nodurilor; asamblarea modulelor; montaj final al blocului suport; încărcarea sau scoaterea de pe andocare.
Țevi de diametre mici și medii, precum și profile laminate, sunt furnizate întreprinderii în formă finită. Țevi de diametre mari (2-Yum) și grinzi cu înălțime mare a punții (până la 3 m) sunt fabricate direct la întreprindere, echipate pentru aceasta cu linii de producție semi-automate.
Ansamblu de unități - conexiuni ale părților de susținere ale platformei și suprafața, rezervoare de flotabilitate, unități tubulare, rigidizări,
podele punților intermediare, scări - se realizează în atelierele de asamblare dotate cu mașini și dispozitive speciale de sudură, mecanisme de ridicare și transport, dispozitive de asamblare în diverse scopuri. Sudarea manuală folosit numai pentru realizarea cusăturilor care nu sunt disponibile automat. Cea mai mare masă de unități este determinată de capacitatea de ridicare a echipamentului de macarale ale atelierelor de asamblare și, de obicei, nu depășește 100 de tone. Utilizarea cărucioarelor autoelevatoare și a platformelor acționate hidraulic permite creșterea masei unităților la 200 de tone.
Prelucrarea intermediară a ansamblurilor înainte de trimiterea lor la locul de asamblare finală a blocului suport constă în primul rând în ameliorarea tensiunilor din material care apar în timpul procesului de sudare. În acest scop, recoacerea este utilizată în camere speciale - cuptoare. Prelucrarea intermediară include, de asemenea, sablare a componentelor, degresare, gravare, aplicarea de acoperiri de protecție și galvanizare.
Asamblarea finală a blocului de susținere se realizează pe rampă, în doc sau în groapă. În primul rând, panourile plate sunt asamblate. Întregul bloc suport este asamblat din panouri și diafragme în poziție orizontală. Panourile sunt ridicate și instalate în poziție verticală folosind mai multe macarale (până la 6-10) pe șenile omizi cu o capacitate totală de ridicare de 200-400 de tone Pentru fixarea temporară a panourilor în poziție verticală.
Transportul și instalarea blocurilor de susținere ale platformelor de adâncime pe fund se efectuează folosind propria flotabilitate (când elementele tubulare ale blocului sunt sigilate) și tancuri de balast sau pontoane atașate la rafturi. Blocurile asamblate într-o groapă sau un doc uscat plutesc în sus după ce groapa este inundată și sunt remorcate la locul de instalare pe plutire. Blocurile asamblate pe rampe sunt coborâte în apă sau mutate în șlepuri speciale. Aceste șlepuri trebuie să aibă punți mari și să ofere stabilitatea necesară la încărcare, ținând cont de poziția înaltă a centrului de greutate al blocului. În special, pentru a transporta un bloc cu o lungime de 435 m și o masă de 50 de mii de tone, destinat construcției platformei Balwinkle în Golful Mexic la o adâncime de 411 m, o șlep cu dimensiunile de 250 x 62 x Se construiesc blocuri mari de 15 m pe barje folosind trolii de tracțiune și cricuri hidraulice.
Transportul blocurilor pe șlep este mai frecvent, în ciuda faptului că în timpul procesului de coborâre din șlep, apar condiții speciale de încărcare a blocului, care necesită introducerea unei rețele suplimentare în structura blocului. Asamblarea blocului într-o groapă pe pontoane simplifică operațiunile de transport și, în unele cazuri, elimină necesitatea adâncirii gropii și a canalului de apropiere. Cu toate acestea, blocurile transportate pe pontoane trebuie proiectate astfel încât să reziste la valuri în timpul perioadei de tranzit.
Masele și dimensiunile blocurilor de susținere ale platformelor de adâncime sunt de așa natură încât să fie exclusă utilizarea macaralei sau a macaralelor plutitoare în timpul transportului și instalării pe fund. Mai multe metode de coborâre a blocurilor în apă și de a le plasa într-o poziție verticală sunt prezentate în Figura 19. Cea mai ușoară modalitate de a instala un bloc pe fund este atunci când acesta este remorcat plutitor. Prin balastarea rezervoarelor, compartimentelor interne în rafturi sau pontoane (a), blocul se întoarce treptat în apă și capătă o poziție verticală. După aceasta, se îndreaptă cu mai multă precizie peste punctul de instalare de proiectare, lesat și plasat pe fund. Pontoanele pot fi apoi desprinse din bloc și îndepărtate. Într-o altă metodă (b), blocul este transportat pe două pontoane instalate peste bloc. După scoaterea unui ponton, blocul se rotește în jurul celuilalt ponton și coboară. Se propune o metodă pentru transportul unui bloc pe o barjă și un ponton (c). Balastarea pontonului face ca blocul să se rotească în jurul pupei barjei și să alunece în jos în același timp.
Metoda de coborâre și montare a blocului, prezentată în figura d, a fost utilizată în timpul construcției platformei Hondo (adâncimea apei 260 m au fost transportate pe o distanță de 480 km până la zona de instalare pe șlepuri). lansat prin scufundarea barjelor și conectat la plutire cu ajutorul unor mânere în formă de con special concepute, montate pe patru stâlpi de colț s-a realizat prin lestarea flotabilității în stâlpi. Unitățile de andocare cu clemele lor arc și cuplajele pneumatice sunt aproape de cele cu balamale, prin urmare, după suflarea compartimentelor de rack, sudorii au fost coborâte în interiorul lor.
Coborârea blocurilor lungi dintr-o șlep este periculoasă din cauza suprasolicitarilor atunci când blocul se sprijină doar pe cadrul rotativ de pe marginea șlepului. Pentru a evita deteriorarea blocului, în el este creată o grilă suplimentară - ferme. La pupa barjei, destinată coborârii blocurilor lungi, se montează un cadru dublu rotativ (d). Încărcările pe bloc la părăsirea șlepului sunt reduse și în cazul în care lansarea nu este însoțită de o coborâre simultană a blocului la fund (e).
Tocmai așa a fost coborât întreg blocul de susținere al platformei Gervaise, înalt de 290 m și cântărind 24 de mii de tone. Blocul a fost transportat pe o șlep de 200 m lungime, iar aproape toată surplomba blocului a căzut pe mai îngustă (superioară). ) Pentru a coborî blocul, barjei i s-a atribuit o înclinație de 3° prin lestarea părții din pupa, iar blocului i s-a dat o forță de tăiere inițială de 14 MN (coeficientul de frecare statică a fost de 0,11). blocul echipat cu tancuri de balast a preluat o poziție orizontală la plutire. Apoi, prin balastarea tancurilor atașate la fundul blocului, acesta din urmă a fost transferat în poziție verticală și așezat pe fund.
Coborârea la fund dintr-o poziție orizontală pe plutire (Figura 20) este considerată cea mai controlabilă. Blocul este transferat într-o poziție verticală prin balastarea compartimentelor raftului așa cum se arată (pozițiile IV și U).
În practica mondială, există exemple de asamblare a blocului de susținere al unei platforme de adâncime din trei niveluri sub apă. Vorbim de platforma Cognac (Figura 22), un bloc care a fost împărțit în înălțime în niveluri de 47, 97 și 184 m (înălțimea totală a blocului 328 m, adâncimea mării 312 m Nivelul inferior cu ghidaje - cuplaje). pentru piloți de margine - Au fost asamblate într-o groapă în poziție verticală și remorcate în aceeași poziție până la locul de instalare la o distanță de 200 km. Al doilea și al treilea nivel au fost asamblați în poziție orizontală și transportați pe șlepuri construirea blocului din trepte s-a realizat folosind două vase macara și un sistem hidroacustic de ghidare sub apă. Dimensiunile blocului la fund au fost 116 x 122 m.
Figura 21 - Etapele asamblarii blocului suport al platformei Cognac
Se continuă lucrările la coborârea transversală a blocului din barjă (peste lateral). Această metodă de coborâre vă permite să faceți fără întărirea blocului cu srengels și să economisiți până la 10% din metal. Cu toate acestea, este dificil să ne asigurăm că întregul bloc trece peste bord în același timp, iar rulada barjei în acest moment ajunge la 3,0°. Cu toate acestea, un bloc de sprijin cu o lungime de 330 m și o masă de 27 de mii de tone (platforma Lena, despre care vom discuta mai târziu) a fost coborât în întregime peste lateralul unei șlep cu o lungime de 176 m și o lățime de 49 m. Coborârea a fost controlată de la distanță, întreaga echipă fiind scoasă din barjă.
Conducerea piloților este etapa cu cea mai mare forță de muncă a instalării blocurilor la locul de funcționare. Până când o anumită parte a piloților este bătută, structura nu este stabilă, ceea ce este deosebit de periculos în timpul unei furtuni. Sunt cunoscute cazuri când un bloc neasigurat și-a pierdut stabilitatea chiar și într-o situație calmă - din cauza eroziunii solului de către curenții de fund.
Cât de laborioasă este baterea piloților este demonstrat de exemplul securizării unui bloc de sprijin în Marea Nordului la o adâncime de 108 m, când a fost nevoie de trei săptămâni pentru a conduce 24 de piloți cu un diametru de 1,52 m până la o adâncime de 45 m sub conditii meteo destul de favorabile. Având în vedere aceste dificultăți, pe o altă platformă din Marea Nordului s-a aplicat o creștere treptată a forței de reținere a piloților: mai întâi, piloți cu diametrul de 1,82 m au fost bătuți la o adâncime de 30 m, iar apoi piloți cu diametrul de 1,22 m. m au fost trecuti prin ele la o adancime de 60 m.
Una dintre circumstanțele care îngreunează ștergerea piloților este aceea că masa piloților este comparabilă cu masa ciocanului, iar elasticitatea unei grămezi lungi poate absorbi toată energia de impact. În acest sens, pentru conducerea piloților lungi se folosesc ciocane, plasate în interiorul grămezii - în partea inferioară a acestuia. Datorită complexității lucrărilor de piloți, sunt relevate avantajele metodei de asamblare a blocului de susținere utilizat în construcția platformei Cognac Piloții au o lungime de 190 m și un diametru de 2,13 m cu o grosime a pereților de 57 mm și o greutate de 465 de tone scufundat sub influența gravitației în pământ până la 45 m Imersie suplimentară la o adâncime de 150 m a fost cimentată cu piloți și cuplaje de ghidare.
La construcția platformei Hondo a fost utilizată o tehnologie diferită de piloți Blocul de susținere a fost întărit cu opt piloți cu diametrul de 1,22 și o lungime de până la 380 m, trecuți prin rafturi și doisprezece piloți de bordură cu diametrul de 1.22 m. 1,37 și o lungime de până la 115 m Piloții au fost livrați pe șlepuri în secțiuni de 20-70 m fiecare și au fost conectați prin sudură pe măsură ce se coborau în interiorul rafturii Pentru a reduce sarcina pe macaraua plutitoare care ținea grămada în timpul ridicării acestuia iar la coborâre, secțiunile de piloți au fost echipate cu despărțitori impermeabili După sudarea celei de-a zecelea dintre cele treisprezece secțiuni, pilotul a ajuns la suprafața solului și despărțitorii impermeabili au durat 3,5 zile .
Instalarea părții superioare este etapa finală a construcției unei platforme de apă adâncă. Majoritatea platformelor construite au o structură superioară modulară. Modulele care cântăresc 700-1600 de tone sau mai mult sunt livrate pe șlepuri de transport și instalate folosind vase macara. Utilizarea unei metode de asamblare modulară permite nu numai reducerea duratei totale de lucru, ci și reducerea costului acestora. Vă rugăm să rețineți că lucrări de instalare similare echipamente de foraj, produse pe mare sunt de 8-10 ori mai scumpe decât pe țărm. Costul ridicat de exploatare a navelor cu macara, șlepuri de transport și navelor de salvare indispensabile, timpul de oprire a acestora în condiții hidrometeorologice nefavorabile pot aduce costul de instalare a structurii superioare la 30% din costul de instalare a blocului de susținere. Aceasta explică tendința către module mai mari ale structurii superioare.
Platforme staționare rezistente la gheață
Structurile rezistente la gheață trebuie să fie proiectate pentru funcționarea pe tot parcursul anului pe raftul mărilor arctice și înghețate, precum și în zone mari de mări neînghețate, unde pot fi expuse câmpurilor de gheață aflate în derivă și impacturilor de la sloturile de gheață individuale. În general, structurile rezistente la gheață ar trebui considerate acelea a căror formă și dimensiuni structurale elemente portante determinată în primul rând de regimul de gheaţă. Abordarea specială a proiectării platformelor rezistente la gheață se explică nu numai prin specificul impactului principal de la mediu, dar și condițiile în care trebuie să aibă loc construcția. Acesta este un sezon de vară foarte scurt (2-3 luni), când o suprafață de mare liberă sau acoperită cu gheață plutitoare permite construirea structurii pe plutire sau pe șlepuri până la locul de exploatare. Acestea sunt temperaturi scăzute ale aerului, care contribuie la înghețarea structurii și la apariția de fisuri casante în material, temperaturi scăzute ale apei, care complică lucrările tehnice subacvatice.
Experiența globală în construcția și operarea platformelor rezistente la gheață este încă limitată. Dezvoltarea zonelor platformei arctice se realizează mai ales din insule artificiale. Cu toate acestea, nevoia de a atinge astfel de adâncimi la care construcția insulelor devine imposibilă din punct de vedere economic determină căutarea unor proiecte pentru platforme rezistente la gheață. Primele platforme rezistente la gheață au fost construite în anii 60. În prezent, sunt exploatate în mai multe zone ale Oceanului Mondial: în Cook Inlet (în largul coastei de sud a Alaska, SUA) la adâncimi de 20-40 m, în Marea Beaufort (la site canadian raft) la adâncimi de până la 30 m, în Marea Azov înghețată la adâncimi de până la 8 m. În viitor, vor trebui dezvoltate zone cu condiții climatice mai severe, în locuri greu accesibile si cu o gama mai larga de adancimi. Această sarcină are o specialitate important pentru țara noastră, deoarece mai mult de jumătate din raftul URSS este acoperit cu gheață o perioadă lungă a anului. În special, pe raftul mărilor marginale ale Oceanului Arctic, doar o foarte mică parte a suprafeței mării (Marea Barents din zona peninsulei Kola) este aproape întotdeauna lipsită de gheață. Gheața acoperă suprafețe mari din Mările Baltice, Negre, Caspice și Azov. Unul-
Cu toate acestea, problema rezistenței la gheață a structurilor din aceste zone nu este primordială, designul și dimensiunile elementelor sunt determinate de condițiile de furtună. În regiunile arctice, impactul puternic al câmpurilor de gheață de obicei de 1,5-2 m grosime depășește semnificativ ceea ce este posibil în timpul celor mai severe furtuni.
Proiectele implementate și propuse pentru fundațiile de susținere ale platformelor rezistente la gheață sunt variate ca configurație și metode de construcție și, în același timp, diferă semnificativ de cele concepute în principal pentru perceperea influențelor vântului și valurilor. Specificul platformelor rezistente la gheață se manifestă și în aspectul structurii superioare, deoarece astfel de structuri trebuie să aibă o autonomie mai mare, adică să permită plasarea unei cantități suficiente de rezerve pentru a efectua foraje și alte lucrări timp de 3-6 luni ( în loc de 1 lună în zonele cu climă temperată), când legăturile de transport pe apă sunt imposibile. Temperaturi scăzute prelungite ale aerului (temperaturile sub 0 °C durează de la 7 la 10 luni și temperaturile minime ajung la -46 °C), vânturile frecvente de furtună iarna și încărcările de zăpadă vara obligă să recurgă la protejarea tuturor șantierelor. Conductele de drenaj prin care se forează puțurile trebuie să fie și ele protejate de efectele gheții.
La proiectarea platformelor rezistente la gheață, se folosesc câteva tehnici de bază pentru a reduce impactul gheții asupra unei structuri:
Reducerea numărului de elemente de susținere în zona liniei de plutire sau îngustarea structurii care susține partea superioară;
Dispozitiv huse de protectieîn jurul suporturilor pentru a preveni deteriorarea din cauza acțiunii abrazive a gheții;
Dând suprafeței exterioare a suportului o formă conică sau de altă natură care facilitează tranziția stratului de gheață de la compresie la încovoiere.
Platforme rezistente la gheață cu un bloc de susținere traversant pe o fundație de grămadă. Ele diferă de platformele convenționale prin absența bretelelor în zona liniei de plutire și prezența unei carcase de protecție împotriva gheții pe coloanele de susținere. Astfel de platforme ( numărul total 14) sunt instalate și operate în Cook Inlet, unde condițiile severe de gheață sunt agravate de maree semi-diurne de până la 12 m înălțime și curenți puternici de maree cu viteze de până la 4 m/s. Platformele sunt instalate la adâncimi de la 19 la 40 m.
Un design tipic al unei platforme rezistente la gheață este prezentat în Figura 22. Blocul de susținere a platformei este format din patru coloane cu un diametru de 4,6 m, conectate prin bretele și bretele tubulare orizontale numai în partea subacvatică - sub zona expusă la gheață. . Coloanele sunt conectate în partea de sus printr-o suprastructură. Opt piloți cu un diametru de 0,75 m sunt scufundați prin coloane în pământ până la o adâncime de 27 m. Piloții absorb sarcinile din suprastructură, precum și forțele de forfecare și răsturnare din influența gheții asupra coloanelor. Spațiul interconductelor din coloane este umplut cu beton, iar coloanele în sine au o carcasă de protecție de aproximativ 15 m înălțime. Structurile platformei din Cook Inlet sunt realizate din oțel de înaltă calitate, cu o limită de curgere de cel puțin 350 MPa. Datorită diametrului mare al coloanelor, blocul de susținere are propria flotabilitate și este livrat la locul de instalare de la baza de coastă cu ajutorul remorcherelor.
ÎN structura metalica Bloc de susținere rezistent la gheață al unei platforme mici instalate pe un câmp de gaze din Marea Azov (figura), de asemenea, nu există conexiuni orizontale și înclinate în zona expusă la gheață. Acest lucru ajută la reducerea forțelor generale de forfecare și răsturnare cauzate de gheața pe coloane. Spre deosebire de designul descris mai sus, piloții sunt antrenați nu în interiorul coloanelor de susținere, ci prin ghidaje montate pe un grilaj cu zăbrele, care are dimensiuni mai mari în plan decât puntea platformei. Coloanele sunt realizate din trei conducte coaxiale cu diametre de 1420, 1020 si 630 mm, spatiul interconductelor este umplut cu beton. Platforma este proiectată pentru un grup de patru puțuri forate prin coloane. Astfel, coloanele nu doar susțin puntea echipamentelor, ci și protejează țevile de foraj de efectele gheții.
Un număr mare de coloane și dispunerea lor prea apropiată în blocul de susținere duc la o întârziere gheață spartăși formarea de hummocks direct sub punte. În legătură cu aceasta, proiectarea blocului de susținere în zona liniei vântului ar trebui să fie cât mai permeabilă posibil la câmpurile de gheață.
Există experiență în operarea unei platforme de foraj cu o coloană de sprijin (Fig. 23). Este instalat la o adâncime de 22 m în Cook Inlet și este proiectat să reziste la presiunea gheții de până la 1,8 m. Coloana cu diametrul de 8,7 m are la bază
o structură de zăbrele formată din țevi cu diametrul de 4,6 m și două pontoane cilindrice, folosite ca flotabilitate la remorcarea structurii și ca containere (volum aproximativ 4 mii m3) în timpul funcționării. Stabilitatea platformei de la deplasare și răsturnare este asigurată de balast lichid (apă și ulei în pontoane) și piloți scufundați prin țevi în pontoane la 15-20 m se forează prin coloană 16 puțuri, apoi se forează petrol și gaze produs. Astfel de modele de platforme rezistente la gheață sunt considerate adecvate la adâncimi de până la 30 m.
Platforme rezistente la gheață gravitaționale. Astfel de platforme sunt ținute pe loc în principal de propria lor greutate și balast. Platformele rezistente la gheață, cu toată varietatea de forme structurale, au întotdeauna o bază de sprijin dezvoltată, de obicei rotundă în plan. Corpul platformei poate fi din beton armat sau metalic. Pentru a reduce impactul forței gheții asupra unei structuri, se folosesc diverse tehnici: îngustarea corpului în zona liniei de plutire, conferirea unei forme conice carenei și coloanei de susținere care susține structura superioară în zona de influență a gheții. , și folosind duze conice mobile (plutitoare) pe coloane cilindrice. Mai multe opțiuni de proiectare pentru platformele gravitaționale rezistente la gheață sunt prezentate în Figura 25. Căutare solutii optime continuă pentru că fiecare decizie de proiectare în conditii diferite prezintă proprietăți pozitive sau negative.
Forma cilindrică a coloanei de susținere este convenabilă din punct de vedere al lucrului, reduce consumul de material al structurii și are o zonă mică peste care este posibilă înghețarea cu capacul de gheață. Pe de altă parte, forma cilindrică a barierei nu contribuie la îndoirea învelișului de gheață, iar distrugerea gheții are loc atunci când își atinge rezistența la compresiune în contact cu suportul.
Forma conică a suportului ajută la reducerea componentei orizontale a presiunii câmpului de gheață asupra structurii. Gheața, care se strecoară pe suport, suferă îndoire și se prăbușește atunci când rezistența la tracțiune este atinsă la o anumită distanță de suport (mecanismul de distrugere a câmpului de gheață este prezentat în paragraful 6.6). Componenta verticală a presiunii gheții asupra suportului ajută, atunci când este îndreptată în jos, la creșterea stabilității structurii la forfecare. Dezavantajul formei conice constă în posibilitatea formării cocoșilor și înghețarea lor atunci când câmpul de gheață se oprește, ceea ce este mai ales probabil în ape puțin adânci. Înghețarea unei suprafețe conice cu un câmp plat este, de asemenea, periculoasă, deoarece are loc pe o suprafață semnificativ mai mare decât în cazul unui suport cilindric, iar la începutul mișcării câmpului de gheață poate duce la o creștere puternică a încărcăturii. asupra structurii. În plus, forma conică a suportului complică munca, crește costul materialelor și complică abordarea navelor care deservesc platforma.
Platformele rezistente la gheață gravitaționale sunt dezvoltate pentru funcționarea la adâncimi relativ mici. Masa proprie a platformei împreună cu balastul nu este întotdeauna suficientă pentru a asigura stabilitatea structurii de la deplasarea sub presiunea gheții. În astfel de cazuri, trebuie să apelezi la ajutorul grămezilor. Utilizarea materialelor locale ca balast aduce platformele gravitaționale mai aproape de insulele artificiale. Uneori este dificil să se determine ce tip de structură rezistentă la gheață este. Vă puteți ghida după următoarea caracteristică a platformei - după debalastarea și îndepărtarea grămezilor, aceasta poate fi complet (sau împărțită într-o carcasă și o suprastructură) mutată într-o altă locație și reutilizată. Blocurile de gard submersibile ale insulei artificiale pot fi și ele debalastate și mutate în altă zonă, dar corpul de sol al insulei rămâne pe fundul mării. Platformele gravitaționale, spre deosebire de insule, au un fund sprijinit pe fund sau patul pe întreaga zonă.
O platformă rezistentă la gheață, numită adesea „insula de gheață”, este prezentată în Figura 25, d. Această platformă este proiectată pentru operațiuni de foraj pe raftul arctic al Canadei la adâncimi de până la 22 de metri tone este remorcat la locul de funcționare la începutul înghețului După primirea balastului - apă de mare - în compartimente celulare formate din țevi cu un diametru de 12 m, platforma se așează pe partea de jos este înghețată și conferă structurii rigiditate și capacitatea de a rezista la efectele câmpurilor de gheață cu grosimea de până la 1,8 m. În patru conducte cu diametrul de 2, 4 m, se pun 8 conductori pentru forarea puțurilor locația platformei, balastul este topit și pompat.
Blocarea albiei râului în timpul construcției unui complex hidroelectric fluvial este una dintre etapele dificile ale lucrării în schema generală de ignorare a costurilor de construcție. Esența procesului de îndiguire este comutarea debitelor de apă din râu către un canal de drenaj pregătit în prealabil la etapa I (diverse găuri, tuneluri, canale) prin blocarea treptată sau instantanee a albiei râului cu diverse tipuri de materiale (amestec nisip-pietriș, masă de rocă, piatră de sortare, elemente speciale din beton (cuburi, tetranuclei etc.), (Fig. 2.13).
Orez. 2.13. Schema generalaînchideri de canale
1-banchet de piatra; 2-proran; 3 - constricția preliminară a canalului; 4-circuit de baraj de pământ; 5 - canal de alimentare; 6- slot în jumperul de sus; 7-baraj de pământ; 8 deschideri deversor din perioada constructiei; 9-slot în jumperul de jos
Canalul este blocat în următoarele moduri (Fig. 2.14): prin umplerea frontală a unui banchet de piatră în apă curgătoare (metoda frontală); pionier care toarnă un banchet de piatră în apă curgătoare (metoda de pionier); aluviuni ale solului de nisip și pietriș prin hidromecanizare (metoda aluvională); prăbușirea instantanee a maselor de pământ sau de rocă în canal (metoda exploziei direcționate); alte metode speciale (scăparea maselor mari de beton sau răsturnarea acestora, inundarea structurilor plutitoare, conducerea rândurilor de palplanșe, scufundarea saltelelor din răchită sau paie etc.).
Cele mai obișnuite metode de a bloca albia unui râu sunt metodele frontale și de pionier de a turna un banchet de piatră în apă. Complexitatea suprapunerii atunci când se utilizează aceste metode depinde în principal de doi factori: viteza maximă de curgere în gaură Umax și puterea specifică maximă de curgere, precum și puterea totală de curgere N.
(2.1)
,
unde Q este debitul total prin gaură; q - debitul specific în gaură; - densitatea lichidului (apa); -diferența de nivel al apei în gaură.
Diferența dintre condițiile hidraulice și vitezele maxime corespunzătoare sunt cele care disting aceste metode.
Orez. 2.14. Blocarea albiei râului (metoda a-frontală, metoda b-pioneer; c - metoda aluvională, d - metoda exploziei dirijate, e - mase de beton)
1-banchet de restrângere preliminară a canalului; 2- proran; 3 - debitul râului; 4- materialul aruncat; 5 - autobasculante; b-pod; 7 - bonturi ryazhevye; 8- alimentarea solului prin transport hidraulic; 9 - straturi lavabile; 10 - versant stâncos sablat al râului; împrăștierea materialului în 11 direcții; 12-platforma pentru producerea masei de beton; 13 masa betonului înainte de răsturnare, 14 masa betonului după răsturnare
Cu suprapunere frontală Au fost identificate patru configurații caracteristice ale unui banchet de piatră, deoarece diferența dintre banchetul a crescut și viteza fluxului a crescut (Fig. 2.15). În acest caz, ar trebui să se facă distincția între trei picături caracteristice la banchet: picătură critică, picătură când gipsul iese din apă și picătură finală.
Fig.2.15. Etape de formare a banchetului și condiții hidraulice pentru metoda de suprapunere frontală
I - banchet de piatră; 2 - ecran antifiltrare
Diferența critică corespunde atingerii puterii maxime și vitezei de curgere. Aproximativ pentru suprapunerea frontală putem lua:
; (2.2)
Modificările diferențelor, vitezei, debitelor și puterii de curgere în timpul suprapunerii frontale pot fi prezentate clar sub forma unui grafic integral (Fig. 2.16).
Cu suprapunere de pionier Se disting două etape: debordare și curgere rapidă sau formarea penelor.
Orez. 2.16. Graficul modificărilor caracteristicilor hidraulice ale fluxului în gaură cu metoda frontală de blocare
Viteza maximă și puterea specifică maximă în timpul închiderii pionierului sunt observate atunci când pârtiile de banchet sunt închise de-a lungul fundului. În acest caz, se realizează o diferență critică și este aproape de diferența finală (Fig. 2.17), adică pentru suprapunerea pionierilor se poate lua
Orez. 2.17. Modificări ale caracteristicilor hidraulice la blocarea unui râu folosind metoda pionierică
Diferență critică cu suprapunere frontală; diferență critică în timpul suprapunerii pionierilor; viteza critică pentru suprapunerea frontală; viteza critică în timpul suprapunerii pionierilor; curgerea prin tractul de drenaj; curge prin gaură; picătură finală
Astfel, viteze maxime cu suprapunerea frontală este semnificativ mai mică decât cu suprapunerea pionier (cu aceleași diferențe finale). Prin urmare, are un avantaj pentru utilizarea în blocarea râurilor care au erodat cu ușurință solurile din albia lor. Dar utilizarea sa este complicată de necesitatea de a construi un pod peste gaura pentru umplerea banchetului. Când se folosește metoda pionieră de acoperire, dimpotrivă, condițiile hidraulice din albia râului devin mai dificile, dar organizarea și execuția lucrărilor sunt simplificate și nu este nevoie de pod.
Alegerea metodei de suprapunere ar trebui, în principiu, să se facă pe baza unei comparații tehnice și economice a opțiunilor.
Cea mai mare influență asupra alegerii metodei plăcii este exercitată de condițiile naturale geologice și hidrologice din zona plăcii. Alegerea debitului estimat al barajului și momentul barajului canalului depind și de condițiile hidrologice.
Momentul de închidere a canalelor coincide cu perioadele de apă scăzută și este de obicei stabilit la sfârșitul perioadei de transport în lunile de toamnă-iarnă.