Классификация гидротехнических сооружений и область их применения
4. Платформы для глубин более 50 м
Отметим некоторые особенности, связанные со статической определенностью глубоководной стационарной платформы. Они определяются, в основном, различным поведением платформ, расположенных на малых и больших глубинах под воздействием давления льда. Платформы, имеющие трапецеидальную форму вертикального сечения, имеют большую распластанность фундамента и сравнительно короткую несущую часть. Поэтому основным видом потери ее устойчивости (статической определенности) является сдвиг по подошве фундамента.
Платформа с высокими колоннами под воздействием течений и давления льда может не только потерять устойчивость в результате сдвига, но и опрокинуться даже в том случае, если сдвиг по подошве фундамента не произойдет. Приведем пример компоновки формы глубоководной платформы для условий замерзающих морей,
Форма платформы показана на рис.4. Верхние строения 1 базируются на трех или четырех железобетонных колоннах 2 цилиндрической формы с изменяющимся по высоте наружным диаметром. Внизу колонны закрепляются в железобетонном ячеистом фундаменте 3, распластанном на большой площади поверхности дна. Диаметр колонн в нижней части может достигать 20-30 м, а в сечениях, подвергающихся воздействию льда, диаметр может составить 8-10 м. Поверхность колонны в пределах действия льда заключается в металлическую оболочку. Таким образом обеспечивается неразрушимость колонн от давления льда, а общая их прочность достигается за счет работы железобетонных стенок колонн толщиной более 1 м (по расчету). Внутри колонны проходят необходимые для производственного процесса трубопроводы, коммуникации и т.п.
Рисунок 4. Массивная платформа на колоннах
Ячеистая структура фундамента обеспечивает возможность удержания в плавающем состоянии всю платформу. Доставляется платформа к месту установки буксировкой, где и устанавливается на дно заполнением водой ячеек. Основные расчеты, связанные с обеспечением прочности и устойчивости платформы описанной формы приведены в гл.9.
Приведем еще пример глубоководной платформы для замерзающих морей (рис. 5). Верхние строения платформы 1 устанавливаются на колонну, по высоте состоящей из трех частей: двух усеченных конусов 3 и 7 и цилиндра 2. Колонна изготавливается из железобетона, а цилиндрическая часть, кроме того, покрыта металлическим листом для защиты бетона от прямого воздействия льда. В сечении а-а конус 3 соединяется с опорными элементами 5, закрепляемыми на фундаменте 6, имеющем определенное расчетом число закрытых ячеек. Выше сечения а-а устанавливаются емкости 4. Суммарное водоизмещение элементов 4, 5 и б обеспечивает необходимую плавучесть платформы при доставке ее от строительной площадки (в порту) до места установки на месторождении.
Рисунок 5. Массивная платформа из трех частей
Как и в предыдущей форме (см. рис.4), распластанный ячеистый фундамент обеспечивает устойчивость платформы как на сдвиг, так и на опрокидывание.
В заключение рассмотрения стационарных платформ гравитационного типа приведем еще раз основные условия их надежной работы:
8) Обеспечение статической и динамической определенности положения платформ, находящихся под воздействием любых внешних и внутренних сил.
9) Обеспечение надежной и устойчивой работы всего технологического оборудования, занятого в производственном процессе бурения скважин, добычи нефти или газа и отправки их потребителям.
10) Создание достаточно комфортных условий для работы и проживания обслуживающего персонала весь период его пребывания (вахты) на платформе.
11) Безусловное обеспечение условий, исключающих нанесение ущерба окружающей среде.