Стержневые стационарные платформы на свайном фундаменте

Обновлено: 18.05.2024

Жесткие МСП

МСП, закрепляемые сваями, представляют собой гидротехническое металлическое стационарное сооружение, состоящее из опорной части, которая крепится к морскому дну сваями, и верхнего строения, оснащенного комплексом технологического оборудования и вспомогательных средств и устанавливаемого на опорную часть МСП.

Опорная часть может быть выполнена из одного или нескольких блоков в форме пирамиды или прямоугольного параллелепипеда. Стержни решетки блока изготовляют в основном из металлических трубчатых элементов. Количество блоков опор определяется надежностью и безопасностью работы в данном конкретном районе, технико-экономическими обоснованиями и наличием грузоподъемных и транспортных средств на заводе — изготовителе опорной части МСП.

На рис. 21 а, б, в даны схемы МСП, применяемые на Каспийском море. Ниже приведены краткие технические данные морской стационарной платформы для одновременного бурения скважин двумя буровыми установками на месторождении им. 28 апреля на глубине 100 м . Платформа состоит из двух опорных блоков, установленных на расстоянии 31 м друг от друга, и трехпалубного верхнего строения, которое включает 14 модулей, в том числе: два подвышечных, шесть модулей нижней палубы с эксплуатационным оборудованием 450 т каждый, шесть модулей верхней палубы с буровым оборудованием до 600 т каждый.

На платформе размещен комплекс технологического и вспомога-тельного оборудования, систем, инструмента и материалов, обеспечивающих бурение скважин двумя буровыми установками.

Платформа оснащена блочными жилыми и бытовыми помещениями, вертолетной площадкой, погрузочно-разгрузочными кранами и др.

С платформы предусмотрено бурение 12 скважин.

Размер в плане, мм: Масса, тыс. т:

производственной площад- платформы . 12,1

ки . 71 Х50 опорного блока . 2,04

опорного блока . 16 X 49

Опорные блоки крепятся к морскому грунту сваями. На опорные блоки устанавливается верхнее трехпалубное строение с модулями, оснащенными соответствующими технологическим и вспомогательным оборудованием и системами.

Как известно, затраты на обустройство морских нефтегазовых месторождении составляют свыше 50 % всех капиталовложений. Достаточно сказать, что стоимость отдельных нефтегазопромысловых платформ достигает 1—2 млрд долл.

Например, эксплуатирующаяся в настоящее время глубоководная гравитационная платформа для месторождения Тролль в Северном море оценивается в сумму свыше 1 млрд долл. Затраты на прокладку современного глубоководного магистрального трубопровода составляют 2—3 млн долл. за километр. Каждый новый этап в освоении шельфа вызывает к жизни новые технические решения, соответствующие возникающей проблеме. Разработан целый спектр технических средств освоения шельфа, выбор которых определяется совокупностью технологических, геолого-, гидрометеорологических, экономических, политических и других условий.

Рис. 22 Современные глубоководные платформы, используемые для разработки шельфовых нефтегазовых месторождений

. Так, например, для выполнения работ по разведке, бурению скважин и добыче нефти и газа используются различные типы технических средств, изображенных на рис.22.

Среди инженерных компаний, успешно работающих в области создания новой техники и морских нефтегазовых сооружений, приоритетные позиции занимают «Браун энд Рут», «Мак-Дермот», «Квернер», «Аккер» и др.

Советский опыт в этой области накоплен организациями Азербайджана, где институт Гипроморнефтегаз спроектировал, а Бакинский завод глубоководных оснований изготовил и установил более десяти металлических платформ на глубинах около 100 м . Институтом ВНИПИШельф разработаны платформы высотой около 30 метров для газовых месторождений Крыма. Морские трубопроводы диаметром до 500 — 700 мм проложены на Каспийском и Черном морях и на Дальнем Востоке через Татарский пролив.

Гравитационные морские стационарные платформы (ГМСП)

Гравитационные МСП отличаются от металлических свайных МСП как по конструкции, материалу, так и по технологии изготовления, способу их транспортировки и установки в море.

Общая устойчивость ГМСП при воздействии внешних нагрузок от волн и ветра обеспечивается их собственной массой и массой балласта, поэтому не требуется их крепление сваями к морскому дну. ГМСП применяют в акваториях морей, где прочность основания морского грунта обеспечивает надежную устойчивость сооружения.

Рис. 23-Схема платформы типа «Кондип»:

1 — емкость с топливом; 2 -- стенки ячейки; 3 — верхняя крышка; 4 — опора хозяйственного оборудования; 5 — верхнее строение; 6 — буровая опорная колонна; 7 — хранилище нефти; 8 — нижняя крышка; 9 — балласт; 10 — стальная юбка; 11 — штифт

ГМСП — очень массивные объекты, состоящие из двух частей: верхнего строения и опорной части. Опорная часть состоит из одной или нескольких колонн, изготовляемых из железобетон a . Колонны цилиндрической или конической формы опираются на многоячеистую монолитную базу (рис.23)

База относительно небольшой высоты по сравнению с колоннами, состоит из ячеек-понтонов, жестко связанных между собой, и заканчивается в нижней части юбками с развитой общей опорной площадью на морское дно. Размеры опорной многоблочной плиты бывают в длину 180 м и по ширине до 135 м .

Преимущество ГМСП — непродолжительное время установки их в море, примерно 24 ч вместо 7—12 мес, необходимых для установки и закрепления сваями металлических свайных платформ. Собственная плавучесть и наличие системы балластировки позволяют буксировать ГМСП на большие расстояния и устанавливать их в рабочее положение на месте эксплуатации в море без применения дорогостоящих грузоподъемных и транспортных средств. Преимуществом их также является возможность повторного использования на новом месторождении, повышенные огнестойкость и виброустойчивость, высокая сопротивляемость морской коррозии, незначительная деформация под воздействием нагрузок и более высокая защита от загрязнения моря.

ГМСП применяют в различных акваториях Мирового океана. Особенно широко они используются в Северном море.

К недостаткам гравитационных платформ относится необходимость тщательной подготовки места их установки. Особое внимание следует уделять на опасность аварий, которые могут возникнуть при разжижении грунта, его поверхностной и внутренней эрозии, местных размывах.

МОРСКАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

Конструкция стационарных платформ состоит из трех основных частей:

верхних строений 5;
опорного блока 6;
фундамента 7.

Верхние строения можно подразделить на опорную палубу и блок-модули бурения, добычного комплекса, системы подготовки продукции скважин, поддержания пластового давления, размещенных на палубах. Опорный блок является наиболее важной частью платформы, поэтому при проектировании ему уделяется основное внимание.

Опорный блок состоит из трубчатых опор 4 большого диаметра, соединенных многочисленными трубчатыми элементами меньшего диаметра 2, называемыми поперечными связями. Между каждой парой опорных блоков устанавливают ферменные пролетные строения 3.

Сваи опорного блока вместе с опорами, как правило, изготовляют наклонными, что обеспечивает увеличение размера блока у основания и тем самым повышает его сопротивление опрокидывающему моменту. В поперечном направлении от платформы наклоны имеют только наружные опоры. При такой конструкции обе центральные опоры параллельны, что позволяет спускать их на полозьях на транспортную баржу с последующей доставкой опорного блока от места изготовления на точку установки.

Конструктивные параметры опорного блока и фундамента разрабатывают после определения геометрии верхних строений платформы и величины нагрузок на нее. Предварительные размеры верхних строений выбирают на основе имеющегося опыта. Для определения необходимого числа и размеров свай, а также установления потребности в юбочных сваях усиления проводят анализ грунтовых условий. Для выбора окончательного варианта конструкции опорного блока и основания необходимо повторять анализ параметров платформы с учетом реакции свай на горизонтальные и вертикальные нагрузки.

Существует несколько способов модификации опорного блока с учетом изменчивости глубин и грунтовых условий. Для этого применяют сваи и опоры, через которые они проходят, большего диаметра, чем промежуточные. В случае одинаковости размеров всех опор для усиления платформы можно предусмотреть юбочные сваи, разместив их между опорами. Можно также расположить кусты юбочных свай 1 вокруг угловых опор. Из-за наклона опор расстояние между ними на уровне морского дна больше, чем в верхней части опорного блока. Использование юбочных свай позволяет также повысить устойчивость конструкции. После разработки конструкции основания проводят анализ растягивающих нагрузок и определяют максимальную их величину на сваи.

Патрубки для юбочных свай включаются в конструкцию опорного блока, начиная со второго снизу уровня горизонтальных поперечных связей. Они отстоят от боковой плоскости опорного блока, с тем чтобы сваи могли проходить через направляющие параллельно этой плоскости. В глубоководных платформах юбочные группируют вокруг угловых свай большего диаметра. Это позволяет повысить сопротивление конструкции опрокидывающему моменту, возникающему из-за действия волн и ветра.

Верхние строения современных платформ обычно имеют три палубы:

буровую (верхнюю) 5;
эксплуатационную (среднюю) 4;
нижнюю 3.

Нижняя палуба опирается на решетку 2, состоящую из балок, ферм и рядов колонн 1. Их нижние концы соединены со сваями, которые через опоры опорного блока (см. выше) уходят в морское дно.

Опорную конструкцию палубы (поз. 4, 5) обычно изготавливают из группы параллельных ферм с крестовыми поперечными связями. Верхние и нижние пояса ферм могут быть фланцевыми или трубчатыми, а их решетки обычно состоят из трубчатых элементов. Опорная конструкция палубы поддерживает размещаемые на ней блок-модули и верхние строения. Он может выступать за пределы площади, ограниченной периферийными опорами опорного блока во всех направлениях. Таким образом, размеры опорной конструкции палубы могут колебаться в зависимости от числа опор и функциональных требований к платформе. Иногда опорную конструкцию первоначально изготавливают без поперечных связей, с тем чтобы обеспечить проемы для спуска на салазках технологического оборудования. После чего поперечные связи приваривают по месту их расположения непосредственно в промысловых условиях.

Установку блок-модулей на опорной конструкции палубы осуществляют в соответствии с составленным в ходе предварительного проектирования планом. Блок-модули изготавливают на берегу. Здесь же они проходят испытания, а затем их перевозят на судах к месту установки. Положение межустановочных трубопроводов определяют таким образом, чтобы окончательные соединения блок-модулей в морских условиях можно было осуществить с помощью бортовых соединений двух фланцев или приваривания переводника. Участки палубы, не предназначенные для размещения блок-модулей, покрывают листовым железом, а устьевое пространство на верхнем и промежуточном уровнях - съемными листами. Промежуточная палуба обычно повторяет форму и размеры буровой. Размеры нижней палубы ограничиваются несущими опорными колоннами и ее заделывают стальной решеткой. Обычно пространство между нижней и промежуточной палубами имеет высоту 3 - 3,7 м, а между средней и буровой - 5,5 - 6,1 м.

Кондукторы и стояки не являются несущими элементами опорного блока платформы, тем не менее они необходимы для выполнения функциональных требований, предъявляемых к последней. В самом начале проектирования определяют число скважин, которые предстоит пробурить, например, 18, 24, 30 или более в соответствии с экономическим обоснованием проекта разработки месторождения. Скважины бурят через кондукторы, которые располагают таким образом, чтобы над ними можно было установить вышку, перемещаемую по палубе бурового портала. Кондукторы представляют собой элемент конструкции ствола скважины - вертикальные обсадные трубы диаметром примерно 0,76 - 0,91 м, которые через направляющие кольца забивают в грунт на глубину около 60 м для последующего в них бурения.

Стояки - вертикальная часть трубопроводных коммуникаций, расположенных внутри опорного блока, предназначены для подачи морской воды на палубы, подсоединения выходных и магистральных нефте- и газопроводов, идущих от одной платформы к другой или на берег, и осуществления других технологических процессов. Их диаметры могут изменяться от 0,36 м до диаметров кондукторов. Число стояков даже небольшой автономной буровой определяют в зависимости от числа скважин и технологических функций платформы (эксплуатационная, технологическая и др.).

Большая часть платформ имеет две двухуровневые причальные посадочные площадки: по одной на каждой стороне одорного блока между колоннами. Доступ к различным палубам осуществляется с помощью маршевых лестниц и лифтов, число которых должно быть достаточным для обеспечения бесперебойной работы.

Каждую опору опорного блока снабжают демпфирующим причальным устройством. Они тянутся по вертикали на значительную глубину с тем, чтобы сделать возможным причаливание судов, погрузку и разгрузку оборудования и материалов в различных погодных условиях.

На платформе необходимо иметь как минимум один стационарный кран, обычно его грузоподъемность составляет 80 т, а вынос стрелы за пределы палубы - 7 - 8 м.

Опорный блок платформы

Опорный блок представляет собой несущую пространственную свайную конструкцию на протяжении от морского дна до опорной части палубы платформы. Он поддерживает и защищает от непогоды кондукторы, насосы, стояки, буровое и технологическое оборудования, блок-модули верхнего строения и др.

В качестве первоначального диаметра свай опорного блока можно взять сваи, равные диаметру опорных колонн палубы. Следует также иметь в виду, что максимальное уменьшение проецируемой поверхности трубчатых элементов в зоне высоких волн (у поверхности воды) сводит к минимуму волновые нагрузки на конструкцию платформы и повышает ее устойчивость.

При выборе диаметра опор необходимо также учитывать, что любой трубчатый элемент в сечении не всегда идеально круглый. Свая тоже может быть не совсем круглой и даже слегка изогнутой, поэтому опора платформы должна иметь достаточно большой внутренний диаметр с тем, чтобы обеспечить прохождение внутри нее такой сваи. При проектировании трубчатых поперечных связей, опор и других элементов конструкции платформы следует также учитывать ее плавучесть и гидростатическое давление столба морской воды.

В местах соединения трубчатых опор опорного блока и поперечных связей меньшего диаметра находятся соединительные узлы. Для обеспечения достаточной прочности опоры и предотвращения ее разрушения под действием сил со стороны поперечных связей толщину ее стенок в непосредственной близости от соединительного узла делают большей, чем на отрезке между соединительными узлами. Чем меньше диаметр опоры, тем тоньше будет стенка в ее утолщенном месте у соединительного узла. При предварительном определении толщины стенки опоры на утолщенном отрезке t можно воспользоваться эмпирическим уравнением:

Увеличение наклона опор существенно влияет на параметры платформы, при этом:

уменьшаются осевые нагрузки на сваи;
в осевой нагрузке на сваю в большей степени снимаются поперечные нагрузки на наголовник сваи (у морского дна);
увеличивается проецируемая поверхность сваи в горизонтальной плоскости;
возрастают волновые нагрузки на опорный блок;
увеличивается масса опорного блока;
секции свай могут быть меньшими по длине;
увеличивается эффективность забивания свай.

По мере увеличения глубины моря наклон опорных свай делают круче. Выбор наиболее экономичного варианта представляет сложную задачу. Обычно для этого необходимо осуществлять предварительное проектирование на основе двух нагрузок или более, обусловливающих величину наклона, и затем сравнивать результаты. Выбор оптимального наклона обеспечивается поиском оптимального сочетания таких показателей, как несущая способность грунта, забиваемость сваи, качество стали, используемой для их изготовления и опорного блока; применение юбочных свай или отказ от них, стоимость изготовления и установки платформы.

Максимальные нагрузки на сваи определяют на основе общего анализа конструкции. Их представляют в виде максимальных реакций, возникающих в имитационных элементах основания. При известном распределении изгибающего момента по длине сваи можно определить толщину стенок ее различных секций. Их длину выбирают таким образом, чтобы соединение секций в производственных условиях осуществлялось рядом с точкой приложения максимального момента.

Опоры опорного блока соединяют между собой и неподвижно закрепляют с помощью трех видов поперечных связей: диагональных в вертикальной плоскости, горизонтальных и диагональных в горизонтальной. Плоскости последних располагают на расстоянии около 12 - 18 м друг от друга по вертикали. Небольшие промежутки (около 12 м) часто делают у поверхности воды, а с возрастанием глубины их увеличивают.

Система поперечных связей выполняет следующие функции:

способствует передаче поперечных нагрузок на основание платформы;
обеспечивает структурную целостность при строительстве и установке МСП ;
противодействует скручивающему движению системы "опорный блок - свая" после установки;
поддерживает противокоррозионные аноды и кондукторы, передает создаваемые ими волновые нагрузки на основание.

Трубчатые поперечные связи представляют собой балки или колонны. В основном они подвергаются воздействию продольных нагрузок. Диаметр вышеупомянутых элементов следует выбирать таким образом, чтобы коэффициент гибкости, определяемый как отношение действительной длины L к радиусу r вращения, находился в диапазоне 60 - 90. Колебания коэффициента жесткости от 30 до 100 называют промежуточным диапазоном колонны. При L/r - 60÷90 прочность колонны зависит от тангенциального модуля материала и значения коэффициента действительной длины К, который изменяется в зависимости от условий закрепления конца колонны:

К = 1 - оба конца закреплены с помощью штифтов;
К = 0,5 - концы закреплены неподвижно;
К = 0,7 - один конец закреплен неподвижно, другой с помощью штифта;
К = 2 - один конец закреплен неподвижно, другой совершенно свободен.

Длинные колонны (L/r > 100) очень чувствительны к колебаниям нагрузок. Если же L/r находится в диапазоне 60 - 90, то критическое напряжение в колонне практически нечувствительно к изменению величины К. Часто при проектировании трубчатых поперечных связей для опорных блоков принимают К = 0,8÷85.

На практике при проектировании поперечных связей малого диаметра (до 460 мм) за исходную величину часто принимают толщину стенок стандартных труб. Если диаметр труб приближается к 760 мм, толщину стенок поперечных связей считают равной 12,7 мм. Если диаметр составляет 760 - 914 мм, в качестве исходной берут толщину стенок около 16 мм.

Если отношение диаметра трубы D к толщине стенок трубы t находится в диапазоне 15 - 20, то можно говорить о переходе от тонкостенных к толстостенным трубам. Последние редко используют в качестве поперечных связей. Когда D/t достигает 90, возникают проблемы, связанные с изгибанием труб. При больших значениях этого отношения возникает необходимость изучения проблемы, связанной с напряжениями, вызванными гидростатическим давлением воды, в которой расположена поперечная связь.

По мере увеличения длины поперечных связей опорного блока, когда отношение L/r находится приблизительно в пределах 90 - 100, применение конструкционных материалов с высоким пределом текучести становится неприемлемым.

В качестве трубчатых поперечных связей можно использовать элементы, для которых L/r находится в диапазоне от 30 до 60. Для заданной длины поперечных связей увеличение их диаметра ведет к уменьшению отношения L/r. Для увеличения прочности можно было бы рекомендовать применение трубчатых поперечных связей большего диаметра. Однако препятствием для этого является ограниченный диаметр предварительно выбираемых опор опорного блока, поскольку диаметры большинства поперечных связей составляют 70 - 80% диаметра опор. С другой стороны, волновая нагрузка на поперечную связь увеличивается с ростом ее диаметра. Следовательно, предпочтительней использовать поперечные связи небольшого диаметра (однако с большими значениями отношения L/r). Малая величина L/r означает, что при одной и той же продольной нагрузке на поперечную связь последняя должна иметь больший диаметр и меньшую толщину стенок, т.е. большее отношение D/t. Последнее увеличивает вероятности местного изгиба поперечной связи, а также возникновения проблем, связанных с гидростатическим давлением.

Юбочные сваи

Юбочные сваи либо добавляют (забивают) в промежутках между сваями, проходящими через опоры опорного блока, либо группируют вокруг опор и забивают через направляющие патрубки, расположенные вокруг угловых опор и заключенные в металлические цилиндры. Последние при этом крепят к опорам платформы.

Юбочные сваи применяют в том случае, когда необходимо повысить способность конструкции противостоять опрокидывающему моменту. Иногда их используют, если невозможно обеспечить заданную глубину погружения сваи в грунт с аномальными свойствами, и тем самым облегчают процесс забивания.

Устойчивость юбочных свай достигается за счет обетонирования пространства между сваей и внутренней поверхностью патрубка. Для обеспечения необходимой прочности связи сваи с патрубком последний должен быть достаточно длинным. Для штормовых условий с периодичностью в 100 лет эту величину можно сделать большей на 1/3. Сцепление между юбочной сваей и патрубком повышается за счет приваривания колец к внутренней поверхности патрубка и наружной поверхности секции свай, проходящей через верхушку патрубка.

Верхнее строение платформы

Верхнее строение современной глубоководной морской стационарной платформы состоит из комплекта основных блок-модулей, предназначенных для:

МОРСКАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

В тех случаях, когда необходимо обеспечить прочность и устойчивость стационарной платформы, подвергающейся силовому воздействию, например, льда в условиях мелководья, вместо стационарных платформ гравитационного типа в форме массивного монолита или насыпного острова применяют платформы на колоннах.

Под понимается вертикальная одиночная опорная стойка цилиндрической или иной формы поперечного сечения, наиболее характерный размер которого сопоставим с высотой колонны (например, диаметр колонны 2 м, а высота 15 м).

Характерным называется наибольший размер сечения, например, диаметр (в случае цилиндрической его формы) или диагональ (в случае квадрата или прямоугольника).

Мелководная платформа с опиранием колонн на отдельные фундаменты. Колонны цилиндрического сечения опираются на собственный фундамент каждая. Применение отдельных под каждую колонну фундаментов позволяет устанавливать стационарную платформу на слабом грунте, на неровном дне, например, на подводном косогоре. В этом случае опоры располагаются на различных глубинах, а колонны, соответственно, имеют различные длины (или высоты).

Площадь поперечного сечения колонн и их число определяется из условия прочности и устойчивости каждой из колонн и в целом платформы на все нагрузки от верхнего строения, ветра, волн, течений и льда.

Мелководная платформа с опиранием на общий фундамент. Основным отличием этой формы платформы является применение в качестве фундамента платформы сплошной железобетонной (или металлической емкости, заполненной бетоном) плиты. Такая форма требует выравнивания дна, чтобы фундамент находился в горизонтальном положении.

Мелководная платформа с опиранием колонн на свайные фундаменты. Верхнее строение 1 платформы располагается на колоннах 2, но сами колонны опираются на свайный фундамент 3, удерживаемый под каждой колонной. Сваи забиваются в грунт на расчетную глубину, либо непосредственно через внутреннее пространство колонны, либо колонну устанавливают на заранее подготовленный фундамент. Выравнивание дна в месте установки МСП не требуется. Это обстоятельство существенно упрощает строительные работы по сравнению с вариантом обустройства общего фундамента.

В качестве материала для изготовления колонн используется железобетон. Колонны изготавливают в порту или на специальной береговой базе, доставляют на плавсредствах к месту установки и устанавливают на фундаменты. Часто используют для устройства колонн металлические оболочки, которые заполняют бетоном после их установки на место. Этот метод очень удобен для варианта опирания колонн на свайные фундаменты, так как позволяет забивать сваи через внутренние пространства оболочки (диаметр ее может достигать нескольких метров).

Глубоководные платформы

называют стационарную платформу, устанавливаемую на нескольких колоннах, характерный размер сечения которых значительно (в несколько десятков раз) меньше высоты колонны. Такая платформа, как и мелководная, включает три основных блока:

верхнее строение;
колонны;
фундамент под колонны.

Платформа состоит из трех частей: верхнего блока (палубы) 1, колонн 2, опорных блоков (или плит) 3. Если дно в месте установки платформы горизонтальное, то плиты 3 размещают на одном уровне а-а если дно имеет уклон, например, как показано на рисунке б-б, то колонны могут иметь различную длину и опираться на опорные плиты, расположенные на различных уровнях (показаны пунктиром).

Для повышения жесткости всей системы колонн с целью увеличения ее сопротивляемости горизонтальным силовым воздействиям, колонны могут иметь различное наклонение на отдельных участках. На рисунке показана платформа, нижняя часть которой имеет форму усеченной пирамиды 3 из четырех колонн. Средняя часть - колонны расположены вертикально и на них установлены верхние строения 1. Сама платформа опирается на фундаментные плиты 4. Для каждой из колонн устанавливается отдельная плита; поэтому длина каждой из колонн может быть различной в зависимости от рельефа дна. Верхняя часть колонны 2 устанавливается вертикально.

Платформа мачтового типа

Мачтовой называют платформу, которая представляет конструкцию в виде одной стойки (или колонны), на верху которой закрепляется верхнее строение, низ стойки опирается на фундамент, а вся конструкция удерживается от опрокидывания с помощью оттяжек, закрепляемых на дне моря в количестве и местах, определяемых расчетом.

Мачтовая стационарная платформа состоит из 3-х основных частей:

1 - верхнее строение;
2 - мачта (стойка);
5 - фундамент.

Монопод

Морская стационарная платформа (МСП) «монопод» представляет сооружение башенного типа: центральная опорная конструкция («моно» - одна), опирающаяся на дно через конусообразное основание.

Отличие МСП «монопод» от платформ мачтового типа, в основном, определяется гравитационным характером, что позволяет ей не только сохранять вертикальное положение под действием собственного веса, но и выдерживать горизонтальное давление льда, течения и ветра.

Платформа с растянуто-сжатой стержневой колонной

Колонна состоит из четырех блоков, каждый из которых выполняет самостоятельные функции. Все сооружение размещается на фундаменте (основании) 4, опирающимся на свайный фундамент, работающем как на силу, направленную вниз, так и на силу, направленную вверх. Как видно из рисунка, высота только фундаментного блока (без свай) составляет 40 м. На поверхности фундамента установлена решетчатая колонна 3 высотой 300 м (она может быть меньшей или большей в зависимости от глубины моря).

На эту колонну устанавливаются емкости (понтоны 2), обладающие плавучестью, которая создает в блоке 3 растягивающее усилие в вертикальных стержнях и, кроме того, удерживает решетчатую конструкцию 1 с размещающейся на ней палубой, на которой устанавливается необходимое технологическое оборудование. Таким образом, но высоте колонны от нулевой отметки до верха палубы действуют различные вертикальные силы: нулевые, растягивающие и сжимающие.

Сооружение в целом обладает хорошей вертикальной определенностью (устойчивостью) даже в условиях шторма, так как решетчатая форма позволяет избежать больших горизонтальных воздействий течения, ветра и волн, а глубокое расположение понтонов (до 80 м) практически исключает воздействие на них волн и поверхностных течений.

Рассматриваемая конструкция платформы позволяет сравнительно просто обеспечить ее установку. При этом глубина моря в месте установки может достигать 800-1000 м.

Использование в платформе принципа растянуто-сжатого стержня (весьма сложной формы) существенно снижает расход материалов на изготовление стержня-колонны. Это, в свою очередь, упрощает работы по ее доставке и установке на месте работ.

Стержневые стационарные платформы на свайном фундаменте

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова - институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации (ТК 465) "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет

ВНЕСЕНЫ опечатки, опубликованные в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 6, 2011 г.

Опечатки внесены изготовителем базы данных

Изменения N 1, 2, 3 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2017 год; М.: Стандартинформ, 2019

Введение

Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.

Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.

Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.

Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).

Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.

2 Нормативные ссылки

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент

ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент

ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия

ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"

СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)

СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"

СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)

СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)

СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)

СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"

СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)

СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)

СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"

СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"

СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

3 Термины и определения

Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.

Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.

4 Общие положения

4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;

г) действующих на фундаменты нагрузок;

д) условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;

е) экологических требований;

ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;

Читайте также: