王培元（中石化勝利油田分公司孤東采油廠,山東　東營　257237）

孤東及新灘海域海工路、人工島面臨的問題及研究對策

王培元
（中石化勝利油田分公司孤東采油廠,山東東營257237）

摘要：孤東及新灘海域位于黃河入海口兩側(cè)，由于該海域海岸蝕退加劇和海區(qū)自然條件復(fù)雜，嚴(yán)重影響著已建海工路及人工島的安全，并使待建的海工路處于停滯狀態(tài)。本文通過對該海域蝕退狀況、已建工程現(xiàn)狀的調(diào)查分析，提出了已建工程防護(hù)加固和待建工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的研究對策與思路，使海油陸采工程建設(shè)少走彎路，使工程更為經(jīng)濟(jì)適用，安全可靠，從而充分滿足原油勘探開發(fā)的需要。

關(guān)鍵詞：海工路；人工島；物模試驗(yàn)；數(shù)值模擬

孤東及新灘外圍極淺海區(qū)域已成為孤東采油廠原油上產(chǎn)最重要的替代陣地,采油廠在孤東和新灘已建成多個(gè)海油陸采工程，取得了顯著的效益。但工程的安全和穩(wěn)定無法得到有效保障，工程的建設(shè)和維護(hù)成本越來越高。

1　孤東及新灘海域的自然條件

該海域位于渤海灣西南部的黃河三角洲灘海海域，海岸線長、地形平緩、潮間寬廣，沿海灘涂面積173萬畝，10m等深線以內(nèi)的水域面積達(dá)4800km2。區(qū)域內(nèi)油氣資源豐富，道路縱橫交錯(cuò)，交通便利。

該海域?qū)儆跍貛ШＱ笮燥L(fēng)氣候。該海域全年大于6級以上日數(shù)為137.5天，發(fā)生頻率為7.11%，在水區(qū)極易形成強(qiáng)烈的風(fēng)暴潮災(zāi)害。根據(jù)地質(zhì)剖面圖，海底地層均由黃河三角洲第四紀(jì)海相、陸相、新近沉積的淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土及砂土構(gòu)成，分布較穩(wěn)定。

2　孤東采油廠海工路及人工島工程現(xiàn)狀

采油廠在該海區(qū)已建成海工路2條、人工島3座，分別是墾東4海工路、墾東22臨探路、墾東401及墾東402人工島、墾東22人工島。待建的海油陸采工程有孤東海區(qū)的墾東405工程、新灘海區(qū)的墾東110等工程?，F(xiàn)將這些工程的現(xiàn)狀及進(jìn)展情況詳述如下：

2.1墾東401工程

墾東401海油陸采工程于2002年1月份正式投入使用。該工程位于孤東東大堤3+340處，包括2700m海工路、KD401和KD402兩個(gè)人工島，其中漿砌石護(hù)坡路段1460米，板樁路段1220米。人工島下部周圍采用板樁路結(jié)構(gòu)形式，上部周圍在板樁路上現(xiàn)澆三層砼擋浪墻。

2.2墾東22臨探路及人工島

墾東22海油陸采工程位于孤東東大堤7+600處，包括KD 22人工島和板樁路段1800米。臨探路采用了板樁路結(jié)構(gòu)形式，人工島下部周圍采用板樁路結(jié)構(gòu)形式，在板樁路結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)澆筑C20階梯狀砼封閉，上部周圍在插板路上采用板板聯(lián)體結(jié)構(gòu)。

2.3待建工程進(jìn)展情況

待建的海油陸采工程有孤東海區(qū)的墾東405工程、新灘海區(qū)的墾東110工程，其中墾東405工程已建成260米插板路，后因安全問題沒有解決而終止。

3　海油陸采工程存在的問題及原因

3.1海油陸采工程存在的問題

隨著越來越多的海油陸采工程投入使用，在風(fēng)暴潮的襲擊和海洋流場的共同作用下，各個(gè)海油陸采工程不同程度的出現(xiàn)了問題，嚴(yán)重影響著人員的安全和正常的生產(chǎn)運(yùn)行。具體有以下幾點(diǎn)：（1）海工路上頻繁的發(fā)生漫水和越浪，給交通帶來嚴(yán)重的安全隱患，人工島會發(fā)生土方大量流失現(xiàn)象，危及人工島結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。（2）潮流淘刷海工路根部，造成基礎(chǔ)懸空路面破壞。（3）沉降、脫坡、塌陷嚴(yán)重。（4）老化、凍融破壞嚴(yán)重。

3.2海油陸采工程存在問題的原因

產(chǎn)生海油陸采工程問題的原因是多方面的，概括起來有以下幾點(diǎn)：（1）在工程設(shè)計(jì)方面，海工路和人工島采用的標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低。（2）自然環(huán)境方面，如前所述，對工程是相當(dāng)不利的。（3）海岸蝕退方面，除入?？陂T小范圍淤積外，其它廣大海區(qū)均表現(xiàn)為蝕退。（4）老化、凍融及拋石、扭工體流失嚴(yán)重，常造成工程的損壞和基礎(chǔ)懸空。

4　海油陸采工程技術(shù)研究內(nèi)容

鑒于海油陸采工程存在上述問題，我們進(jìn)行技術(shù)研究的具體目標(biāo)是：（1）海油陸采工程的結(jié)構(gòu)和防護(hù)能夠抵御重現(xiàn)期為25年一遇的風(fēng)暴潮標(biāo)準(zhǔn)，在使用期內(nèi)，工程安全穩(wěn)定。（2）在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，同水深條件下比已建工程節(jié)約投資10%-30%。（3）施工方便，縮短工期。為達(dá)到上述目標(biāo)，研究的內(nèi)容如下：

4.1孤東及新灘海域基礎(chǔ)資料收集、整理、調(diào)查與分析

孤東及新灘海域已經(jīng)進(jìn)行了長期的水文、氣象觀測和大量的基礎(chǔ)研究，在收集、整理這些資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行孤東及新灘海岸蝕退趨勢的研究，重點(diǎn)研究孤東海堤近堤海域的蝕退趨勢、墾東22、墾東401、墾東110等已建與待建工程附近的海域蝕退趨勢。

4.2已建工程穩(wěn)定性及長期穩(wěn)定性研究

該項(xiàng)研究的主要內(nèi)容是對海工路在海床未蝕退時(shí)、海床蝕退到使用期內(nèi)極限厚度時(shí)的路體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，對路體兩側(cè)拋石、砼異型塊體的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算與試驗(yàn)；對人工島工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究，也是通過計(jì)算與試驗(yàn)，在海床未蝕退時(shí)、海床蝕退到使用期內(nèi)極限厚度時(shí)，分別研究人工島周圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和拋石及砼異型塊體的穩(wěn)定性。通過這些研究，可以對這些已建工程進(jìn)行安全評估，為工程今后的使用和加固提供依據(jù)。

4.3通過物理模型試驗(yàn)進(jìn)行海工路斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

海工路斷面結(jié)構(gòu)形式。海工路斷面結(jié)構(gòu)形式主要有以下4種：（1）拋石、砼異型塊體類。（2）直立路心結(jié)構(gòu)，包括聯(lián)體板樁類、P H C高強(qiáng)砼管樁類、沉井等多種形式，是海工路中常用的形式。（3）基礎(chǔ)護(hù)坡類斷面結(jié)構(gòu)，潮間帶的海工路多用此形式。（4）混合類斷面，這類斷面多以一、三類斷面結(jié)構(gòu)結(jié)合，水深較大時(shí)以這類斷面為主要結(jié)構(gòu)形式。

4.4波浪—潮流共同作用下的各海工路周圍泥沙沖淤數(shù)值模擬

根據(jù)各工程區(qū)海域潮汐特點(diǎn)，既受外海潮波控制，又受到當(dāng)?shù)睾Ｓ虻匦蔚挠绊?，因此，在?shù)模試驗(yàn)研究中，計(jì)算范圍必須包括這些因素的影響。在本計(jì)算中，采用大模型控制潮流邊界、局部模型控制工程附近海域精細(xì)流場的復(fù)合模型方法。針對各海工路及人工島的海況條件，確定泥沙沖淤計(jì)算的數(shù)學(xué)模型基本方程式中的各個(gè)參量，然后計(jì)算工程使用后1年、5年和10年、25年期間泥沙累積沖淤情況共4組工況。根據(jù)計(jì)算所得的沖淤情況，確定已建工程使用期間的維護(hù)措施，對待建工程的平面布置進(jìn)行優(yōu)化。

5　結(jié)束語

對于孤東、新灘海域海工路及人工島工程的建設(shè)和維護(hù)，通過以上分析研究過程，能夠更加科學(xué)合理地對已建成的海工路、人工島進(jìn)行防護(hù)加固，對待建海油陸采工程的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面優(yōu)化，使各項(xiàng)灘海建設(shè)工程做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、保護(hù)環(huán)境。

作者簡介：王培元（1970-），男，山東安丘人，孤東采油廠，高級工程師，從事水利工程管理工作。