浅水导管架平台下沉式防沉板结构设计
导管架平台课程设计
导管架平台课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解导管架平台的基本概念、分类及在海洋工程中的作用。
2. 学生能够掌握导管架平台的构造、设计原理及其与海洋环境相互作用的关系。
3. 学生能够了解导管架平台的施工技术、检测与维护方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析导管架平台的优缺点，并提出改进措施。
2. 学生能够通过团队合作，设计简单的导管架平台模型，提高实际问题解决能力。
3. 学生能够运用专业软件或工具进行导管架平台的模拟分析，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对海洋工程及导管架平台产生浓厚兴趣，培养探索精神和创新意识。
2. 学生能够认识到导管架平台在我国海洋开发中的重要性，增强国家意识和国防观念。
3. 学生能够在学习过程中，培养严谨的科学态度和团队协作精神。
课程性质分析：本课程为海洋工程领域的一门专业课程，旨在帮助学生掌握导管架平台的相关知识，提高实际问题解决能力。
学生特点分析：高二年级学生具备一定的物理、数学基础，思维活跃，求知欲强，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 创设情境，激发学生兴趣，引导学生主动探究和思考。
3. 注重培养学生的创新意识和团队协作精神，提高综合素质。
二、教学内容1. 导管架平台基本概念与分类：介绍导管架平台的基础知识，包括定义、分类、应用场景等，参考课本第二章第一节。
2. 导管架平台构造与设计原理：详细讲解导管架平台的构造、设计原理及主要性能参数，以课本第二章第二节为核心内容。
3. 导管架平台与海洋环境相互作用：分析导管架平台在海洋环境中的稳定性、耐久性等，结合课本第二章第三节。
4. 导管架平台施工技术：介绍导管架平台的施工流程、关键技术及注意事项，以课本第二章第四节为基础。
5. 导管架平台检测与维护：讲解导管架平台的检测方法、维护措施及故障处理，参考课本第二章第五节。
浅海导管架平台整体动力检测与分析
一 一
图 ２ 便 携 式 平 台振 动 采 集 系统
振动源形成一般分为 以下三种 ：典 型天气过程 （ 南台北 冰 ） 环境特征与振动响应的 同步观测 、 船拉 或船 撞激 振 以及 人 工锤 击 。 针对 Ｃ Ｂ ２ ０ Ａ测量 窗 口的实 际工 况 条件 ，本次 测 试主要 以第二种方式进行平 台的固有特性 的测试 。 测试方案如下 ： （ １ ） 以３ Ｏ 秒左右为间隔 ，产生连续数次靠船动 作 ，同时便携式平 台安全巡检系统连续采集平 台受 激振 型，持续 ２ 分钟后各测点将采集数据回传进行 现场数据处理 ， 分析信号强度是否满足要求 ； （ ２ ） 以３ ０秒 一１ 分钟左右为间隔 ，产生连续靠 船动作 ， 持续 １ ５ 分钟 ， 同时便携式平台安全巡检系统 连续采集平台受激振型 ， 采集数据保存在各个测点。 ２ ． ３ 测试 仪 器 本次测试所采用 的测试仪器为 自主研发的便携 ２ 平 台测试 式平 台振动采集系统 ， 如图 ２ 所示。 系统采用基于无线 传感器网络技术的海洋平 台多点空间振型同步采集方 案，将智能传感器和无线网络的理念引入到海洋平台 ２ ． １ 待 测 平 台情 况 待测平 台为 Ｃ Ｂ ２ ０ Ａ计量平 台 ，如 图 １ 所示 。Ｃ 结构安全振动检测应用 中来 ，以数字化的智能振动检 Ｂ ２ ０ Ａ井组平 台由计量平 台、 井 口平 台、 计量平台与 测单元代替传统的模拟拾振器 ，以分布式无线 自组织
时， 提高了系统冗余度和可靠性， 简化了现场操作施工
程序 ， 极大地增强了系统的环境耐受能力。 测点设备采 用低功耗的设计思路 ， 由电池供 电， 可连续工作 ４ ８ 小 时以上 ；主控站点则可采用平 台动力供电或大容量 电 池供电的方式以保证其一周以上的长时间工作 。 ２ ． ４ 采集仪器的布设与安装
浅水导管架安装设计流程知识培训.
概念设计 基本设计 详细设计 安装设计
安装设计不是孤立的，是与其他设计阶段互通的。
5
安装公司
@ 安装设计定义 @ 安装设计资料 @ 安装设计人员 @ 安装设计内容 @ 安装设计流程
@ 详细设计报告 装船分析、起吊分析、运输分析、钢桩可打入分析、吊点 设计报告等。
@ 设计规格书 结构设计规格书、总体设计规格书
36
安装公司
准备工作
※ 出海前的准备 ※ 主作业船的准备 ※ 驳船的准备 ※ 拖轮的准备 ※ 海底地貌预调查
37
安装公司
准备工作
@ 拖轮的准备
施工前，拖轮必须装好定位设备DGPS。该套定位设备 用于与主作业船联系、协助浮吊抛锚和辅助驳船就位。拖 轮可酌情运载海上灌浆用水泥。拖轮各个系统应提前测试 ，确保工作正常。
安装公司
安装公司
准备工作
※ 出海前的准备 ※ 主作业船的准备 ※ 驳船的准备 ※ 拖拉的准备 ※ 海底地貌预调查
26
安装公司
准备工作
施工船队出航前，应具备海上施工条件，满足施工准备的 要求。
@ 安装设计程序、计算和图纸得到业主和第三方的批准 @ 海上水上水下作业许可证的获得 @ 适航证书和航行通告的获得 @ 海上施工材料的准备
安装设计小节
@ 目录程序、起吊分析(结构的SACS模型）和结构装船固定 图为安装设计的关键核心，有了这三个文件，安装设计才 得意展开，进行和完成。
@ 在后续的文件设计时，遇到问题时，通常还要返回到这三 个文件。
@ 安装设计是一体设计，牵一发而动全身，不大可能单独完 成某一文件。通常安装设计文件都是一并提交业主审批的。
@ 钢桩和隔水套管的稳性分析与装船固定分析，与结构基本 相同。
海洋平台设计原理-导管架平台
导 管 架 平 台 结 构 专 题
导管架运输与安装
装船与运输方法
吊装装船
拖拉滑移装船 浮运
导 管 架 平 台 结 构 专 题
导管架运输与安装
安装
船舶就位
导管架起吊下水/导管架滑移下水 导管架就位（导管架扶正）
吊桩、插桩
打桩 导管架调平
打桩
导管架最终调平 灌浆
安装附件
平台）；板厚小于50mm的其他结构，用D36钢，但北方大气温度可能低于-20度，
故飞溅区和大气区采用E36钢；普通附属结构，比如井口（conductor guide）、 防沉板采用碳素钢，如Q235或20#钢； 焊接工艺：平台建造的结构焊接标准基本都采用 AWS D1.1。在开始焊接之前， 必须熟悉加工设计图，了解整个结构有多少焊接类型，多少形式坡口，多少板 厚，多少焊接位置； 质量检验
拉筋杆在节点部位采用加厚壁段时(或采用特种钢材),其从节点延伸的长度包括
焊脚在内,至少为拉筋杆直径且不小于610mm；
一般同心管节点采用工作点的偏离不超过D/4,以达到非搭接支杆间具有
51mm
的最小间隙；
当两根及以上管件相交,大直径管应作为连续构件.拉筋杆的装配顺序应由壁厚/
直径确定.壁厚最大的应作为直通构件 ,其他管件按照壁厚递减顺序 ;如壁厚相同 , 则直径较大者作为直通杆件；
防海生物marine growth protection：防止海生物附着于导管架上；
注水系统flooding system：安装时向导管架的密封舱注水，使导管架由 水平状态旋转为直立状态；
登船平台
导 管 架 平 台 结 构 专 题
……
导管架平台简介
发展
1947年，墨西哥湾，6m水深； 1978年，工作水深已达312m； 导管架之最：高度486m；工作水深411m，墨西哥湾； 最主要的固定式平台：钢质导管架式平台。
导管架设计——精选推荐
导管架设计第五篇海上平台结构第⼆章导管架设计第⼀节结构总体确定⼀、结构总体布置1. 基本原则总体布局合理，传⼒路径短，构件综合利⽤性好，材料利⽤率⾼，满⾜其他专业对结构型式的要求。
2. ⼀般考虑在进⾏结构总体布置时，⼀般应考虑如下⼏个⽅⾯：1）应尽量使杆件在各种受⼒状态下都能发挥较⼤作⽤, 杆件数量和规格⼒求少，结构尽量对称；2）不宜在飞溅区内设置⽔平构件；3）不宜在冰作⽤区内设置⽔平构件和斜撑；4）⼀般情况下，管节点宜设计为简单节点；5）导管架斜撑的⾓度（即与⽔平⾯夹⾓）宜在45度左右；6）导管架腿的表观斜度宜在10：1 7：1；7）隔⽔导管与结构的连接: 如业主没有指定，对于动⼒响应较明显的平台（如三腿或独腿平台），⽔上部分（包括在甲板和导管架的⽔上⽔平层上），隔⽔导管和甲板﹑导管架的连接要⽤焊接⽅法固定，⽔下部分⽤楔块固定；8）各桩的受⼒⼒求均匀；9）对于滑移装船吊装下⽔型导管架，滑靴的布置与吊点的布置要协调考虑；10）装船滑靴的横向间距的确定应考虑预制场地与运输驳船滑道的间距；11）应考虑钻井﹑修井的要求。
⼆、结构构件的选取1．结构构件的选取要综合考虑强度、刚度、稳定性和经济性这⼏⽅⾯的因素。
2．不论是成品钢管还是卷制钢管，如有可能，尽量减少所⽤材料的规格。
3．对于管型构件的选择要考虑下列因素：1） D/t⽐：不宜⼤于60，对于卷制焊接钢管不应⼩于20，最好⼤于30；注： D---中性直径，t---壁厚。
2） Kl/r：对主要杆件不宜⼤于120；注： k---有效长度系数，l---侧向⽆⽀撑长度，单位为⽶（m），r---回转半径, 单位为⽶（m）。
3） -Y-K节点:主要节点: d/D=0.4～0.8次要节点: d/D取值可稍⼩些；注： d---⽀杆直径，D---弦杆外径。
三、结构材料选取1. 基本原则结构材料的选取既要考虑强度要求，⼜要考虑结构⼯作场所的环境条件，在结构中的部位和可能使⽤的加⼯⽅法等。
导管架式平台
导管架式平台导管架平台的历史和发展进程世界上第一座固定式海洋平台建于1887年，它安装在美国加利弗尼亚的油田上，实际上是一座木结构的栈桥。
二战后，用于战争中的许多先进科学技术成果被应用到海洋开发中。
1947年在美国墨西哥湾水深6米处成功地安装了世界上第一座设备齐全的钢质导管架平台。
开创了海洋开发的新时期。
此后，海洋平台得到了迅速的发展。
上世纪七十年代末，钢制导管架平台已经安装于300多米的海域，而到了1990年具有486米高的巨型导管架平台也已工作与墨西哥湾400多米的水深中。
这种导管架式平台在随后的多年中逐渐地扩展到更深的水域和更恶劣的海洋环境中。
这些平台以勘探、开发海洋资源为主，其中尤以开发、储藏石油和天然气的平台占多数。
自上世纪四十年代美国安装使用了世界上第一座钢质导管架式平台(Steel Jacket Offshore Platform)以来，这种结构已经成为中浅海海洋平台的主要结构型式。
随着海洋石油开发的迅速发展，导管架式海洋平台被广泛用于海上油田开发、海上观光以及海洋科学观测等方面。
迄今为止，世界上建成的大、中型导管架式海洋平台约有2000余座。
工作水深已达到四、五百米。
结构形式“导管架”的取名基于管架的各条腿柱作为管桩的导管这一实际。
固定式钢质导管架海洋平台主要由两部分组成: 一部分是由导管架腿柱和连接腿柱的纵横杆系所构成的空间构架。
腿柱(或称导管)是中空的，钢管桩是一根细长的焊接圆管，它通过打桩的力一法固定于海底，由若干根单桩组成的群桩基础把整个平台牢牢地固定于海床。
腿柱和桩共同作用构成了用来支撑上部设施一与设备的支撑结构:另一部分由甲板及其上面的设施与设备组成，是收集和处理油气、生活及其它用途的场所。
图1-2为典型的导管架式海洋平台结构的示意图。
固定设施的类型：桩基式固定设施、重力式固定设施、人工岛、顺应型平台、简易平台属于桩基式固定设施导管架式平台，主要由四大部分组成：导管架、桩、导管架帽和甲板。
海洋平台设计课程讲义(导管架平台)-甘进
管
¾动力分析（Dynamic analysis）
架
平
¾疲劳分析（Fatigue analysis）
台
¾地震分析（Seismic analysis）
设
¾波浪拍击（Wave slam）
计
专
¾涡流激震（Vortex shedding），需分别考虑在位期
题
间、建造期间、运输期间。
导管架平台设计分析内容
¾安装分析（Installation analysis）
板结构中，设备在结构建造后安装。在模块化结构中，先建造甲板基础结构， 然后将设备模块起吊并固定在基础结构之内或之上。
导
管
架
平
台
设
计
专
题
导管架平台结构设计
¾导管架结构
导管架是导管架式平台的支撑结构。导
管架结构是由钢管或型钢焊接的构架，实
导
际是由三个方向的平面板架或平面桁架组 成的一个三维空间桁架结构。
管 进行总布置，计算总体性能，绘总体图，编写总体说明书、总体性能计算书以
及相关的试验成果报告等。总体设计要考虑整个平台的综合平衡，协调处理各
专业的要求，解决各专业之间可能出现的矛盾，以达到整体设计的合理性；
架
平
台 ¾结构设计：根据总体设计确定的结构型式，选择各部分的结构型式，确定其
设 尺寸，进行构件布置，绘结构图，进行结构计算，编写结构计算书和说明书，
结构设计包括整体结构设计和各部分结构设计；
计
专 ¾工艺设计：根据生产工艺要求，对工艺、设备、材料、布置、流程等内容进
行设计，编写工艺说明书及各种规格书（specification）。
题
导管架平台设计
3赵乃东“浅水导管架安装作业”.
18
安装公司
导管架起吊下水就位
※ 确认工作窗口 ※ 挂扣与准备工作
※ 导管架起吊、下水、就位
※ 导管架就位后续工作
19
安装公司
导管架起吊下水就位
这里的工作窗口，指的是天气海况需要满足从切割固定开 始，到插完第一节钢桩的这段工作时间。工作窗口必须结 合天气和海流两大主要因素，潮水的高低有时也对吊装存 在影响。
主作业船必须按照设计要求抛锚就位，各船抛锚方式不 一。BH108通常抛2个主锚和船尾4个定位锚，待导管架 吊装完成后，收起2个定位锚，在避风时采用弃锚方式。 蓝疆和德瀛船通常抛8个工作锚，在避风时采用起锚方式。 抛出的定位锚锚缆长度不少于10倍水深。抛锚时必须考虑 锚及锚缆避让海床上的管线及已有设施，如需跨越管线， 则需要拴系锚漂。
浅水导管架安装作业手册
20浅水/深水导管架，并没有严格的定义，通常是指 渤 海 湾 或 者 涠 州 海 域 的 ， 10米～40米水深的，钢桩为水 上桩（非水下裙桩），导管架直接吊装下水就位的（非扶 正方式）。
在已安装的导管架中，四腿导管架、六腿导管架和八 腿导管架为常见，尤其以四腿导管架居多。有一些导管架， 其设计和安装具有特殊的模式。例如：JZ9-3沉箱，LD吸 力锚，JZ20-2一体平台，NB35-2的12腿导管架。 这 些 独 具特色的导管架丰富了浅水导管架的安装方法，伴随星光 一起，点缀着深夜的渤海湾。
缆绳准备
主作业船船艉及船侧必须提前准备好足够的带缆绳用于 导管架精确就位和驳船旁靠带缆。
10
安装公司
准备工作
其他准备
※吊桥是否要拆除 ※各单位设备连接调试 ※打桩锤锤套是否改造 ※导管架定位设备安装 ※技术交底会的召开 ※天气窗口及展望
浅水海域导管架平台桩基形式分析
浅水海域导管架平台桩基形式分析81 桩基形式简介在导管架平台设计中，桩基起着至关重要的作用。
导管架所受到的荷载通过桩基传递到海床中，起到稳定整个导管架平台的作用。
导管架平台桩基形式包含两种：一种是主桩形式，其桩基通过导管架腿中的环形空隙打入泥中，最后通过灌浆固定；另一种是导管架在泥面处设置裙桩套筒，桩从裙桩套筒中打入泥中，然后通过灌浆固定[1]。
2 结构重量对比对于浅水水深（约40m）的导管架平台，涠洲地区已经存在很多类似的平台。
近两年刚实施的WZ11-2 WHPA 平台在基本设计的时候采用的是主桩形式，到详细设计的时候改为裙桩形式，该平台在不同设计阶段的采用不同的桩基形式非常具有可比性。
下面以WZ11-2 WHPA平台为例先对重量情况进行比较。
针对WZ11-2 WHPA平台，结构质量对比如表1所示。
表1 WZ11-2 WHPA平台质量对比项目主桩形式裙桩形式形式3腿3桩3腿3桩水深/m 35.935.9主结构/t 397.3439附属结构/t 142104桩径/in 6060桩长/m 331224.4桩重/t 430311总钢材量/t969.3854对于导管架主结构来说，由于裙桩形式需要增加裙桩套筒部分结构，而主桩形式的导管架不需要裙桩套筒，桩直接从主腿的环空中打入，因此采用裙桩形式的导管架主结构重量会略微比主桩形式的导管架主结构重量大。
从桩总长方面来看，由于裙桩形式的导管架桩不需要从主腿内灌入，裙桩只需要高出裙桩套筒约5m高度，保留套桩锤的位置即可，不需要伸到主腿以上，因此裙桩形式的桩比主桩形式的桩要短。
具体如图1所示。
图1 主桩与裙桩的桩长对比由图1可看出，对于水深40m的平台：对于主桩形式的单根桩长：80m（入泥深度）+40m （水深）+8m（导管架工作点高程）+5m（套锤空间）=133m对于群桩形式的单根桩长：80m（入泥深度）+10m （裙桩套筒高度）+5m（套锤空间）=95m因此，裙桩形式的单根桩约比主桩形式桩短133-95=38m。
第三章 导管架平台总体设计
遵循以下原则： 1 有利于抵抗海洋环境荷载作用 2 便于工作船停靠 3 要满足平台上部设施与设备工艺布置的要求
二、平台支承结构的型式设计
1 导管架结构型式与撑杆布置
导管架按腿柱的多少分类： 三腿柱导管架：等边三角形布置，主要用于井口
（2）适于水深、浪高、风大的恶劣环境。 （3）能解决海上打桩定位和施工期间稳定桩基，导
管架作为桩基的一部分，能保证结构整体稳定。 （4）陆上分块预制、海上组装，缩短海上吊装时间，
节省投资。 （5）技术成熟、平台适用性强。
第三节 平台的方位、结构形式及主 要尺寸设计
一、平台的方位设计
平台方位：是指在标明正北方向的平面图上，平 台主轴与正北方向的夹角。
一、钻井与井口设备
导管架平台通常采用平台钻机，有两种： 自给式平台钻机
（1）井架及提升系统 （2）旋转钻井设备 （3）循环净化系统 （4）动力设备 （5）井架移动底座 （6）带有直升飞机甲板的生活设施 （7）其他辅助设施
非自给式平台钻机：动力、饮用水、海水、柴油、压
缩空气及生活区等由公共设施提供
事故发生时的通道和空间 7. 尽量选用封闭式模块 8. 初步设计阶段给出的设备重量、尺寸等数据必须
可靠 9. 充分考虑海洋环境条件
四、设备的布置
井口区：布置在钻井装置、修井设备能够到达和能 够提供足够平台支撑的地方。同着火源、燃料、机 械及下落物体隔开。
无火操作区：避开着火源，可安装在距离井口较近 处
第二节 导管架平台的构成及分类
一、导管架平台的构成及各部分的作用
导管架平台
导管架 支承结构
钢管桩
甲板 上部设施 与设备 设施和设备
浅谈渤海海域浅水导管架立式建造工艺特点
甲
工◇簋
甲 甲
陆地预制的最后一道工序。此时，要将没有 进行喷砂、喷漆作业的地方完成喷砂、喷漆 工作，以及将施工过程中油漆被破坏的地方 再将油漆补上。
甚呤麓
图４水平片组对焊接顺序
３．２导管架建造尺寸控制的一些注意事项
尺寸控制和焊接质量是导管架建造的两 项最重要的质量指标。对尺寸的控制，必须 从划线、下料切割、组对焊接构成的一系列 公差链的每个环节进行检验矫正。在建造过 程中，场地上需要设置固定的测量基准点， 后续的所有尺寸检测都以此为标准。垫墩， 导管就位，单片固定和组对时，其位置都需 要用光学经纬仪和水平仪进行测量，以保证 定位的准确。 ３．３导管架建造技术要求 对于导管架的最终制造公差，按照一般 的建造规格书有如下规定： 导管架的顶部和底部的任意相邻二导管 中心距离误差要小于或等于ｌＯｍｍ。 水平拉筋在导管上的组对偏差为±
渤海海域海上油气田的开发自８０年代对 外合作以来，不断吸收国外的先进管理及技 术经验的同时，注重在工程实践的基础上再 创新，已经成功建成埕北、曹妃甸、绥中等 十余个海上油气田，并总结出一整套适应公 司场地设施，管理模式，人员技术水平等施 工条件的海上工程施工方法。作为桩基式海 洋平台导管架立式建造工艺经过２０多年的工 程实践、已趋成熟，现在已经成为渤海海域 导管架施工的主要和首选的工艺方法。 ２．浅水导管架结构特点 由于渤海海域水深在４０ｍ以内，故已建和 在建的桩基式海洋平台中均为浅水导管架式 平台。如下图１所示，浅水导管架结构的特点 为，导管架是由导管和拉筋管组成的空间桁 架结构。浅水导管架一般有３层或４层由拉筋 管组成的水平层。最下面一层是防沉板层， 标高在泥面位置，此层没有井口导向管。当 导管架下水就位于海底时，防沉板用于支撑 并且调平导管架。打桩并且固桩之后，防沉 板就失去其作用。其它水平层有井口导向管 及其支撑结构。位于导管架上部的水平层一 般设计标高都要考虑避开潮差段（也叫飞
从项目管理角度解析导管架一体式和下挂式防沉板
239中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2020.10 （下）导管架在安装过程中，需要在底部设置防沉板来保证坐底后、打桩前的稳定状态。
防沉板一般由型钢形成框架结构，型钢底部设置带孔钢板。
目前，从防沉板与导管架底水平层的连接形式上划分，主要有一体式和下挂式两种（图1、2）。
一体式防沉板即防沉板与导管架底部水平层处于同一平面内，其与主结构的连接主要依靠型钢与导管架主腿以及拉筋之间的焊接来实现。
下挂式防沉板即防沉板自身成为一个结构，通过在防沉板与导管架底部水平层之间设置立柱来实现连接。
图1 一体式防沉板示意图 图2 下挂式防沉板示意图在选择防沉板的形式时，需要考虑的因素有海床平整度、导管架建造程序、钢材用量、钢材到货时间、现场加工和空间组对便利度、海上安装风险以及其他项目影响因素。
1 一体式和下挂式防沉板的对比目前，国内浅水导管架常常选择一体式防沉板，较深水导管架则一般设置下挂式防沉板。
不过近年来，下挂式防沉板逐渐在浅水导管架中得到了推广和应用。
1.1 项目风险方面防沉板的设置主要是为了保证导管架在坐底后、打桩前的稳定状态，设计时主要考虑地基承载能力、抗滑移、抗倾覆，同时，也要保证防沉板本身的强度。
防沉板的设计与平台海域的海床资料密切相关，为了保证导管架坐底后有较好的水平度，防沉板的标高需要根据实际海床资料进行匹配。
对于一体式和下挂式防沉板，对于地基承载能力、抗滑从项目管理角度解析导管架一体式和下挂式防沉板徐峰，沈志恒，张佃臣（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）摘要：导管架在安装过程中，需要在底部设置防沉板来保证坐底后、打桩前的稳定状态。
目前，从防沉板与导管架底水平层的连接形式上划分，主要有一体式和下挂式两种。
本文主要从项目管理的风险、工期、成本以及建造便利度等角度解析两种防沉板形式的优劣。
为类似结构物防沉板形式的选择提供了比选思路，同时，对类似项目的管理控制有一定的借鉴意义。
主桩式导管架平台防沉板设计浅谈
表3承载能力最小安全系数
荷载条件
最小承载能力安全系数
静水(结构自重、浮力)
2.0
静水(结构自重、浮力)+环境荷载
1.5
(2) 抗倾覆核算:导管架坐底后，在环境荷载作用下，四 个水平方向不能产生倾覆，其安全系数不小于1.5。
(3) 抗滑移核算:导管架坐底后，在环境(水平)荷载作 用下，不能产生侧向滑动，即最大环境荷载水平力不得超过
2设计要求
防沉板的设计过程其实是导管架的坐底分析过程，设计
时需要进行以下4方面核算： 表2坐底分析类型
坐底分折
力核算
姦性分析
算
核算
©SS沉板绪构强度核算
(1)承载能力核算:在静水(结构自重、浮力)及静水与 环境荷载联合作用两种条件下,海床土壤需要有一定的承载 能力储备,即不小于规定的安全系数。
图1导管架主体结构模型
・164・
工程技术
主桩式导管架平台防沉板设计浅谈
曹建华中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳 471023
摘要主桩式导管架平台是浅水油气资源开发普遍采用的一种结构形式，本文结合工程实例，对导管架防沉板的
设计流程进行了梳理,重点探讨防沉板的布置原则、反力加载方法、坐底稳性及结构强度的核算方法。
பைடு நூலகம்
关键词主桩式导管架防沉板结构布置坐底稳性结构强度
考虑浮力的结构附件自重（竖向荷载）
环境荷载
E01 -E08 坐底分析时的波浪、流等环境荷载（水平荷载）
表5荷载组合及代码
工况绩合
代码
系数 荷载代码 系数 荷载代码
备注
静水王况
静水摘 境工况
1000 7000
1.0
二
2001-20()8 1.0
一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式——以锦州9-3油田为例
一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式——以锦州9-3油田为例王丽勤;李达;王忠畅;白雪平;孙友义【摘要】针对我国渤海地区某些油田区域水深极浅、大型浮吊无法进入、疏浚又受到环保限制、具有超大型组块的导管架平台很难按照吊装方案进行设计的问题,以锦州9-3油田为例设计了一种适用于极浅水域大型组块浮托安装的新型导管架型式,即大型组块在2个小导管架间进行浮托作业.实践证明,这种新型导管架型式不仅满足了浮托安装所需的大跨度通道,而且满足了大型综合平台的支撑强度要求,从而为浅水区油田提供了一种新的开发方式.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2015(027)002【总页数】4页(P108-111)【关键词】极浅水域;浮托安装;新型导管架;结构型式;安装方案;锦州9-3油田【作者】王丽勤;李达;王忠畅;白雪平;孙友义【作者单位】中海油研究总院北京 100028;中海油研究总院北京 100028;中海油研究总院北京 100028;中海油研究总院北京 100028;中海油研究总院北京100028【正文语种】中文【中图分类】TE951海上中心处理平台或多井口钻井平台导管架通常都具有超大型组块，其安装基本采用大型浮吊吊装或大型驳船浮托安装2种方式。
位于我国渤海的有些油田，如锦州9－3油田海图水深只有8.9 m，难以满足大型浮吊吊装作业的水深要求。
若将大型组块分割成多块后再利用小型浮吊完成吊装，会增加海上连接调试等作业时间，大幅度增加海上施工费用，也影响到油田的投产时间，而且海底疏浚已经被越来越严格的环保要求所限制。
浮托法作为一种成熟的大型组块的海上安装方法［1］，在浅水区常规的导管架型式无法适用。
本文以锦州9－3油田综合调整项目中CEPD的导管架设计为基础，打破了渤海浮托平台的常规模式，研发出了一种新型导管架型式，即大型组块在2个小导管架间进行浮托作业。
实践证明，这种新型导管架型式不仅满足了浮托安装所需的大跨度通道，而且满足了大型综合平台的支撑强度要求，从而为浅水区油田开发提供了一种新的方式。
渤海导管架平台下沉式防沉板结构设计
渤海导管架平台下沉式防沉板结构设计
吴景健;庞洪林;蒋恒;杨小乐;张梦玥
【期刊名称】《石油和化工设备》
【年(卷),期】2022(25)9
【摘要】针对常规防沉板在渤海表层软土的适用性受限的问题,提出采用下沉式防沉板进行导管架的安装。
从下沉式防沉板的结构特点出发,分析了与常规防沉板的优劣势对比,并以渤海油田导管架海上安装为例,对下沉式防沉板设计的关键要素进行了总结,从理论公式上提出提高防沉板稳性和承载力的方法,并对下沉式防沉板结构强度计算的敏感部位和受力模拟进行了探索,总结下沉式防沉板设计的要点和方法,为今后项目防沉板选型和设计提供了思路。
【总页数】5页(P101-105)
【作者】吴景健;庞洪林;蒋恒;杨小乐;张梦玥
【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院
【正文语种】中文
【中图分类】R47
【相关文献】
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浅水导管架平台下沉式防沉板结构设计
摘要：防沉板是导管架平台的一个重要功能组件，主要作用是在导管架初始
坐底时提供足够支撑，防止导管架在就位时发生超出设计允许下沉或产生不均匀
沉降，保证安全。
防沉板结构设计是导管架平台设计中的重要部分，根据水文地
质特征正确采用防沉板设计理念和选取结构形式具有重要工程意义。
关键词：浅水导管架；下沉式；防沉板；结构设计
引言
随着人类生产、生活对石油天然气能源需求的日益增长，海洋工程对老油田
开发潜力的进一步发掘和对边际油田的综合利用提出了更高层次要求。
特别是边
际油田多是一些中、小型油田或地层复杂及边远的油田，如渤海海底浅层土质较软，广泛分布粉砂及软黏土，且易出现冲刷和沙坡沙脊移动等不良地质，进而影
响导管架平台等海上结构物设计和安装，制约着油气资源的经济性开发利用。
防沉板以结构简单、造价低、性能可靠和安装方便的特点被广泛用于海洋结
构物的辅助基础结构。
作为临时性支撑结构，在导管架安装过程中发挥着重要作用。
探索新型防沉板形式能够适应特殊区域、不良地质将在近海导管架平台发展、老油田再次开发和边际油田高效利用中带来更多选择。
一、设计理念
常见防沉板一般成矩形或三角形布置在导管架底部，与海床泥面平齐，依靠
支撑在具有足够承载力储备的海床上提供坐底稳性。
当遇到软弱土承载力十分有
限时，导管架安装时可能会产生过度沉降或不均匀沉降，进而影响坐底稳性。
针
对不良地质、特殊需求和经济效益，下沉式防沉板具有更好的适用性。
下沉式防
沉板与底层框架分离，采用竖向杆件与导管架主体连接，通过调节竖向杆件长度
来更好适应不良地质条件下的下沉和不平整等问题。
二、结构特征
下沉式防沉板对不良地质具有更好的适用性，这也体现在其较特别的结构特
征上，其相对独立，布置较灵活，设计上受主结构制约较低，建造时可避免与主
结构干涉、难度降低、工期较短。
但因为脱离导管架下部框架，需要更复杂的结
构形式来抵抗外力，以保证自身强度、刚度和稳定性，否则遭受破坏的风险相对
增大。
下沉式防沉板在设计得不到充分优化时将会导致材料用量较大增加，成本
相对较高。
三、设计方法
（一）设计概述
设计遵循原则是满足结构强度，同时保证下部海床能够承受防沉板及上部的
荷载而不发生破坏，即处于相对稳定状态。
影响稳定的因素很多，除了最主要的
海床特性以外，还与防沉板形状、尺寸、上部荷载、持力层深度、海床倾斜度等
有关。
设计参考文件包括API RP 2A-WSD、AISC 360-10等规范标准，海洋工程
设计指南,设计规格书、材料规格书、地勘等文件。
涉及主要工程软件包括SACS、ANSYS、Tekla等。
（二）设计准则
下沉式防沉板依据API RP 2A规范推荐的浅基础设计方法进行计算。
分析内
容包括结构强度、刚度及稳定性，海床承载力、抗倾覆和抗滑移校核，稳定性设
计准则[1]如下表示：
结构强度、刚度及稳定性校核采用SACS、ANSYS等进行分析，SACS做杆件校核，ANSYS做节点局部校核，杆件校核时许用应力可考虑增大系数1.33，设计准
则UC＜1.0[2]。
（三）设计原理
结构强度、刚度及稳定性是指防沉板及导管架主体结构在安装过程中是否满
足规范允许应力和变形。
防沉板承载力、抗倾覆和抗滑移能力主要与防沉板尺寸、土壤特性相关，而结构强度、刚度及稳定性主要和防沉板受力形式及大小、杆件
材质及规格、节点形式等有关。
防沉板所受荷载主要包括自重、环境荷载（风、浪、流等）以及海床反力，还可能承受打桩荷载。
常规防沉板设计主导因素是海
床特性，其直接影响承载力大小为主控工况。
下沉式防沉板由于与主体框架分离，其强度、刚度及稳定性则成为设计的主控工况，特别是上部结构重量较大时，连
接防沉板和主结构的竖向立柱强度成为设计关键所在[3]。
增加竖向杆件数量和截
面尺寸，会缓解强度问题，但必然增加重量，影响承载力和稳定性，并增加建造
成本。
下沉式防沉板设计需要在强度、刚度及稳定性，承载力、抗倾覆和抗滑移
以及成本之间寻求平衡点。
海床土壤承载力通过地勘获取，通过计算确保土壤在外荷载作用下未遭受破
坏失效。
防沉板承载力是根据土壤许用承载力与导管架组合应力的比值进行判别,组合应力综合考虑轴向应力和弯曲应力,不能超过防沉板的极限承载力。
可通过
增大防沉板受力面积、抗弯截面系数以及材料屈服强度提高安全系数。
影响导管架稳定性的一个重要参数是水下重量，导管架受风浪流作用产生倾
覆弯矩，重力产生回复力矩。
通过调整防沉板布置增大回复力臂提高安全系数。
为防止导管架初始就位后移动,需对比环境荷载产生的水平力与防沉板、土壤间
最小抗剪切力，通过适当增大防沉板面积提高安全系数。
导向架工作时防沉板基础置于海床埋深比防沉板最小横向尺寸小得多属浅基础。
在API RP 2A规范中防沉板最小宽度是承载力修正系数选取的关键参数，对
竖向承载力影响十分显著。
此外，也可适当增加防沉板间距提高竖向承载力。
下沉式防沉板必要时可设置裙板传递荷载，当裙板压力超过土壤极限承载力时,裙板附近局部土壤失效使裙板被压入海床[4]。
裙板在海床贯入到设计深度，
可进一步保证承载力和稳定性。
裙板过短将不满足稳定性要求产生安全隐患，过
长会导致裙板无法贯入到设计深度需回收后再次安装，不仅增加额外成本还会破
坏土壤结构，严重时需更换安装位置。
为规避海上安装风险，在设计阶段裙板入
泥阻力可通过选择合理的计算方法求得极限承载力（包括端部阻力和侧摩阻力），并进行静力触探试验以获得更加真实数据。
四、总结
下沉式防沉板结构设计内容与常规防沉板相近，但由于结构特征不同两者之
间存在一定差异性。
采用下沉式防沉板需重点关注以下方面：
软弱土质较差海域可优先考虑下沉式防沉板，避免常规防沉板为满足承载力
和稳定性要求追求增大受载面积解决问题，这样势必造成材料浪费和成本增加，
也会影响海上安装和后期钻井作业。
充分利用海床承载力低特征，通过防沉板下沉来增加防沉板承载能力，在确
保导管架初始坐底稳性同时，优化防沉板面积节约成本和施工资源。
防沉板与主结构通过竖向杆件连接，其节点形式受力复杂需考虑足够冗余度，确保其强度、刚度和稳定性。
防沉板支反力会通过竖杆传递到主结构，受力集中
部位可通过局部加强进行处理。
结束语
作为导管架安装重要的功能组件和水下结构物首选基础形式，防沉板制作简单、易安装，在海洋油气开发应用广泛。
防沉板结构设计需评估结构强度、刚度
及稳定性，海床承载力、抗滑移和抗倾覆能力。
其中海床特性对设计起决定性影响，下沉式防沉板可与软弱不良地质更好适应，为各类新型结构形式应运而生起
到一定积极作用，也为老油田和边际油田开发注入新鲜活力。
该文针对下沉式防
沉板结构设计做出相关阐述，基于工程经验和规范总结对应设计准则和校核方法，为后续类似工程项目提供借鉴。
参考文献
[1]API-RP-2A–WSD, Recommended Practice for Planning and Constructing Fixed Offshore Platforms, 21st Edition, 2007.
[2]AISC, Manual of Steel Construction, 9th Edition.
[3]张乐，袁廷廷.深水导管架分离式防沉板设计简析[J].中国水运（上半月），2018：47-48.
[4]谭红莹.水下生产系统防沉板基础的裙板入泥阻力[J].中国海洋平
台,2019:61-67.。