復(fù)雜地基環(huán)境中的自升式鉆井平臺(tái)基礎(chǔ)

1、前言自升式鉆井平臺(tái)需要有一個(gè)合適的基礎(chǔ)，從根本上說(shuō)，基礎(chǔ)合適與否取決于不同位置處的土壤特性。在準(zhǔn)備期間，會(huì)對(duì)自升式平臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)重量加載或者是預(yù)壓載。這樣做是為了模擬風(fēng)暴作用荷載和鉆井作業(yè)產(chǎn)生的偏心荷載，借以使樁靴和樁腿插入海床形成一個(gè)容許地基。在最終穿透時(shí)，土壤的承載力必須抵消鉆井作業(yè)和風(fēng)暴荷載所產(chǎn)生的最大平臺(tái)重量。一些位置具有十分危險(xiǎn)的土壤重要條件，這對(duì)于能否安全組裝自升式鉆井平臺(tái)和完成樁腿穿透來(lái)形成容許地基都是一種挑戰(zhàn)。當(dāng)一個(gè)土層，它沒(méi)有足夠的承載力來(lái)承載一個(gè)鉆井平臺(tái)，而它又位于承載力比它更弱的土層上時(shí)，便會(huì)有上述危險(xiǎn)產(chǎn)生。對(duì)這種危險(xiǎn)不能正確認(rèn)識(shí)和緩解的話(huà)，將會(huì)導(dǎo)致一系列嚴(yán)重后果，如樁腿的

2、不可控穿透或者是穿孔。當(dāng)一個(gè)較硬的地層位于軟弱地層之上時(shí)，軟弱地層屈服于樁靴荷載并且在軟弱層中發(fā)生不可控穿透的情況，這就是發(fā)生了穿孔。由于重力偏移和傾斜不穩(wěn)定性，不可控穿透的情況會(huì)隨著樁腿穿透荷載的增加而不斷加重。因?yàn)槠脚_(tái)變得不再水平，隨著重心的改變，額外重量對(duì)插入樁腿是很有用的。穿孔是荷載超過(guò)樁腿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極限的典型結(jié)果，它可以導(dǎo)致嚴(yán)重的構(gòu)造破壞。據(jù)工程實(shí)踐知，“瑞士奶酪”式鉆井法可以用來(lái)有效的削弱或是降低薄而堅(jiān)硬的粘土層的強(qiáng)度，從而使在這種環(huán)境中的可控制穿透得以實(shí)現(xiàn)。雖然不是很普遍，“瑞士奶酪”法很典型地是由個(gè)直徑為英寸的孔組成的，在每一個(gè)計(jì)劃的樁靴作用區(qū)內(nèi)這此孔穿過(guò)堅(jiān)硬的粘土層。這此孔可以

3、削弱堅(jiān)硬土層的有效承載力，并且在實(shí)行預(yù)壓載過(guò)程中允許可控穿透力進(jìn)入到位于下層的軟弱土層中?！叭鹗磕汤摇狈ú僮鞯湫偷赝耆珣?yīng)用在自升式鉆井平臺(tái)的組裝定位過(guò)程中。通常，這種種操作是在漂浮模式中完成的，借助于一條延伸到離艉舨不遠(yuǎn)的螺旋槳處的懸臂。一個(gè)四點(diǎn)系泊系統(tǒng)用來(lái)控制定位，并且在每一個(gè)擬定的樁靴位置處完成孔的目標(biāo)模型。接近結(jié)束時(shí)，平臺(tái)固定在擬定的作用區(qū)內(nèi)并施加最終穿透的預(yù)壓載。 和 兩座平臺(tái)位于馬來(lái)西亞半島的近海處，它們已被指出具有關(guān)可控穿透或穿孔的危險(xiǎn)。在這兩個(gè)位置，對(duì)各自的作用區(qū)實(shí)行“瑞士奶酪”式操作的決定，跟在這區(qū)域內(nèi)已知的其它“瑞士奶酪”式操作比起來(lái)是一個(gè)難題。選址評(píng)估與可行性研究選址可行性

4、分析是要按照原則，檢驗(yàn)自升式平臺(tái)抵抗風(fēng)暴荷載的能力。進(jìn)行分析需要選址環(huán)境資料，平臺(tái)規(guī)格和通過(guò)壓電錐體針入度測(cè)試()所得的土壤資料以及巖心樣品。土壤資料的取得應(yīng)該避免忽略薄的巖層或者是對(duì)選址可行性分析的準(zhǔn)確性有影響的微小變動(dòng)。對(duì)于每一份樣品或者是每一個(gè)測(cè)試位置的土壤資料進(jìn)行分析繪制不排水抗剪強(qiáng)度相對(duì)深度數(shù)據(jù)圖表來(lái)進(jìn)行詳細(xì)闡述。不排水抗剪強(qiáng)度通過(guò)分析樁靴的尺寸和土壤的特性可以轉(zhuǎn)化為土體的抗剪承載力。從以上的分析中可以得到一個(gè)穿透深度評(píng)估，表明樁靴荷載需要達(dá)到一個(gè)給定的穿透深度，因此，對(duì)于特定的鉆井平臺(tái)需要有一個(gè)極限穿透深度的估計(jì)值。由于曲線(xiàn)代表土壤承載力與樁靴穿透深度之比，所以當(dāng)曲線(xiàn)出現(xiàn)間隙，即土

5、壤承載力隨深度增加而逐漸降低時(shí)，便會(huì)有發(fā)生穿孔的危險(xiǎn)。 土壤分析和穿透深度評(píng)估 穿孔危險(xiǎn)是在一次迅速穿透事故中被首次發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)是2001年9月，正在給FriedeGoldman L780 Mod 自升式鉆井平臺(tái)(JU#1)實(shí)施預(yù)壓載。五個(gè)預(yù)壓載周期過(guò)后，預(yù)壓載已經(jīng)達(dá)到，然而艉右樁穿入樁靴末端英尺后便不再下沉。3小時(shí)靜載測(cè)試開(kāi)始后幾分鐘，艉右樁突然以一種無(wú)法控制的狀態(tài)迅速穿入達(dá)英尺，但并未達(dá)到失重并且土壤的強(qiáng)度還可以承受樁靴荷載。在這次事故之后，JU#1平臺(tái)只能用作一個(gè)候補(bǔ)平臺(tái)，在這次事故的根本問(wèn)題得到解決之前， 項(xiàng)目將一直被推遲。在最初的準(zhǔn)備工作中，運(yùn)用平臺(tái)位置的一個(gè)巖心樣品和數(shù)據(jù)對(duì)JU#1

6、平臺(tái)進(jìn)行穿透深度評(píng)估是十分重要的。根據(jù)原始土壤的數(shù)據(jù)資料所進(jìn)行的穿透深度評(píng)估沒(méi)能明確指出土壤強(qiáng)度的降低以及穿孔危險(xiǎn)，并且低估了樁靴的最終穿透深度。在對(duì)原始自然土壤進(jìn)行再次試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)土壤的剪切強(qiáng)度分布圖在到英尺范圍內(nèi)做微小變動(dòng)，如圖1所示。事故發(fā)生以后，在距原始巖心樣品約英尺處，取得了第二塊巖心樣品并進(jìn)行(圖2)。這個(gè)新的土壤資料很清楚地表明：在海床面以下，土壤的剪切強(qiáng)度低于英尺處的土壤剪切強(qiáng)度。修正后的穿透深度估計(jì)值包含了兩份土壤資料。圖3表明了樁靴穿透深度從到英尺變化時(shí)的土壤剪切強(qiáng)度下降值。這換算成包括樁靴末端的穿透深度大約是海床面下英尺，樁靴末端比最大受剪區(qū)域還要深英尺。根據(jù)這些下降值算

7、得的最大剪切強(qiáng)度值與JU#1平臺(tái)的最大預(yù)壓載值比較接近，是。這個(gè)新的穿透深度評(píng)估跟2001年穿孔事故發(fā)生時(shí)的真實(shí)結(jié)果相一致。 土壤分析與穿透深度評(píng)估在兩份能夠反映平臺(tái)和擬定樁腿位置的巖心樣品以及在每一個(gè)擬定的樁靴位置附近進(jìn)行的三次的基礎(chǔ)上，認(rèn)真地完成了對(duì) 自升式鉆井平臺(tái)(JU#2)每一個(gè)擬定樁靴位置的穿透深度評(píng)估(圖4)。在 穿孔事故發(fā)生之后， 的土壤資料要求全部校驗(yàn)以確保土壤資料的全面性且能夠代表所有的擬定樁靴位置處的土壤資料。圖5所示的土壤強(qiáng)度分布圖表明，位于一個(gè)弱土層上的淺的強(qiáng)粘土層會(huì)具有相當(dāng)大的強(qiáng)度。圖5也表明了 處三個(gè)擬定樁靴位置之間的可估計(jì)的變化。薄的強(qiáng)粘土層的深度、強(qiáng)度和厚度的不

8、同是顯而易見(jiàn)的。擬定的艉左樁和艏樁樁靴位置處的剪切強(qiáng)度分布圖表明有一個(gè)強(qiáng)粘土層大約在海床面下英尺深度處，正在不斷發(fā)展其額外強(qiáng)度。大約在到英尺處存在一層薄冰，它表現(xiàn)出一個(gè)十分重要的強(qiáng)度增加現(xiàn)象。薄冰層下面是一個(gè)很重要的低抗剪強(qiáng)度層。擬定的右管腳釘?shù)募羟袕?qiáng)度分布圖表明薄冰層存在于海床面以下英尺處，伴隨薄冰層的還有一個(gè)位于英尺處的強(qiáng)土層，但它不存在于艉左樁和艏樁樁腿位置處。正像艏樁和艉左樁位置的分布圖，右邊迅速沉入薄冰層以下的那部分土層具有十分重要的低強(qiáng)度性質(zhì)。穿過(guò)平臺(tái)管腳釘?shù)谋”鶎与S著深度的變化同樣也可以在地球測(cè)量學(xué)或者淺源地震資料中看到。薄冰層是用超聲波的能量探測(cè)到的，并且從艉左樁和艏樁的位置到

9、艉右樁的位置，冰層的深度在不斷增加。 處的土壤特性是一個(gè)重要問(wèn)題。圖6所示的穿透深度評(píng)估表明，最終穿透深度的估計(jì)值為：艏樁和艉左樁位置為英尺，而艉右樁位置為英尺。根據(jù)土壤資料中的變動(dòng)、薄冰層的最小厚度以及下層土層的承載力不足等情況可知，這種穿透深度存在發(fā)生穿孔事故的危險(xiǎn)。JU#2平臺(tái)準(zhǔn)備工作的成功是因?yàn)閷⒁装l(fā)生穿孔事故的土壤穿透了。按照這一土層在原始未受擾動(dòng)狀態(tài)下的承載力估計(jì)值，大約需要JU#2平臺(tái)預(yù)壓載值的的壓力對(duì)能達(dá)到穿透?！叭鹗磕汤摇狈桨傅陌l(fā)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已經(jīng)完成，它指出在位置和輪廓方面都存在穿孔的危險(xiǎn)。這需要一些必要的措施以保證安全有效的平臺(tái)準(zhǔn)備工作。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，降低穿孔事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)需

10、要采用修正后的“瑞士奶酪”操作方案。然而，鉆井平臺(tái)的規(guī)格以及“瑞士奶酪”方案在降低土壤強(qiáng)度方面的測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確性等一系列難題，需要我們不斷改進(jìn)以達(dá)到工程實(shí)踐水平。鉆進(jìn)平臺(tái)設(shè)備的選擇將一個(gè)為取巖心而設(shè)計(jì)的小鉆井平臺(tái)安裝在一艘輔助船上，用這種結(jié)構(gòu)來(lái)控制“瑞士奶酪”式的鉆探。JU#1平臺(tái)的空間規(guī)格被應(yīng)用在 處以防止發(fā)生平臺(tái)尾部樁腿位置問(wèn)題和平臺(tái)懸臂干擾問(wèn)題。僅管那個(gè)安裝在船上的平臺(tái)能夠到達(dá)全部的樁腿著陸點(diǎn)位置，但是設(shè)備規(guī)格的縮縮減卻給“瑞士奶酪”方案增加了操作上的約束。在通向平臺(tái)循環(huán)系統(tǒng)的一個(gè)在的斜坡上，增加了安裝泵機(jī)用的滑軌和聯(lián)合管道裝置，這樣便可達(dá)到理想的泵排量要求。安裝在輔助船上的 鉆井平臺(tái)

11、需要以下這些基本的規(guī)程：l 提升能力：l 旋轉(zhuǎn)扭矩： l 泵容量：l 壓力速率：l 鉆桿：l 厚壁鉆桿：由于在 處JU#2鉆井平臺(tái)所采用的具體設(shè)備規(guī)格的早期影響， 平臺(tái)被選擇用來(lái)完成 和 兩處的“瑞士奶酪”式鉆法?！叭鹗磕汤摇狈ǖ牟渴鹂锥吹拇笮　?shù)量、深度和孔洞間的間隔實(shí)際上概括出了“瑞士奶酪”法的過(guò)程步驟。一次詳細(xì)的工程分析提出了最初的操作約束，以試圖發(fā)展出最優(yōu)化的“瑞士奶酪”模型。這個(gè)最佳的模型在給定的操作約束條件下可以提供最大的土壤強(qiáng)度降低值。操作約束規(guī)定了最大孔洞尺寸和間距限制。最大孔洞尺寸受鉆井設(shè)備能力的限制?？锥催^(guò)大將全增加鉆井荷載并且會(huì)降低環(huán)隙流速和井眼凈化能力。的直徑被選用做為

12、最大孔洞的尺寸。最小的孔間距規(guī)定為相鄰孔洞邊緣到邊緣的最短距離?？组g距的規(guī)定是根據(jù)假設(shè)確定的，因?yàn)闆](méi)有實(shí)際資料可供使用。最小孔間距的選擇是為了解釋在海床面上為新孔定位時(shí)產(chǎn)生的不確定性以及鉆頭向相鄰孔洞發(fā)生側(cè)移的趨向。此外，在兩個(gè)位置處的英尺水深更增加了水平鉆頭在鉆井船和海床面之間移動(dòng)的關(guān)系。合適的孔間距被認(rèn)為是十分重要的，因?yàn)椴荒艹晒Φ亻_(kāi)鉆一個(gè)新的孔洞將會(huì)使消除計(jì)劃的土壤區(qū)域的強(qiáng)度變得更加復(fù)雜。采用最小的孔間距再加上最大的孔洞尺寸，這樣做為清除樁靴著陸點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的土壤強(qiáng)度提供了最高的可能機(jī)率，并且結(jié)果是土壤強(qiáng)度下降值最大。 處“瑞士奶酪”模型在孔間距方面沒(méi)有非常嚴(yán)格的限制，因?yàn)榭锥吹拿芏炔皇鞘?/p>

13、重要。而對(duì)于 來(lái)說(shuō)，孔間距的限制就十分重要。在“瑞士奶酪”模型的基礎(chǔ)上，完成了一系列的分析研究以力圖測(cè)量出土壤強(qiáng)度的實(shí)際降低值。通過(guò)下面這些保守的假設(shè)，這個(gè)問(wèn)題的復(fù)雜性得到簡(jiǎn)化：l 土壤的總體強(qiáng)度與它的承載能力是成比例的；l 側(cè)向應(yīng)力效應(yīng)用有限元分析進(jìn)行測(cè)量；l 已開(kāi)鉆的孔洞的周邊未受擾動(dòng)，井眼沖蝕問(wèn)題通過(guò)增加孔洞的有效直徑來(lái)解決；l 在樁靴著陸范圍外開(kāi)鉆孔洞是沒(méi)有益處的。經(jīng)過(guò)修改的穿透深度分析方法在不斷完善，通過(guò)在樁靴著陸范圍內(nèi)清除土壤的百分比來(lái)降低土壤的承載能力。在有限元分析基礎(chǔ)上的(圖7a-7c)附加減少量，如圖8所示，被用來(lái)說(shuō)明由于鉆孔所引起的側(cè)向應(yīng)力的損失。 根據(jù)位置評(píng)估和2001年

14、發(fā)生快速穿透期間的實(shí)際結(jié)果，我們可以確定穿孔層的最大承載能力接近或者說(shuō)是JU#1平臺(tái)的最大預(yù)壓載值。因此，只需要很少的孔洞來(lái)保證穿孔層的穿透。其目的就是有效地降低土層強(qiáng)度，這樣穿透深度便可以控制了。建立了現(xiàn)個(gè)模型來(lái)評(píng)估土壤強(qiáng)度的下降值對(duì)于孔洞數(shù)量的敏感性。艉左樁位置模型已設(shè)計(jì)完成，用來(lái)降低土壤承載能力以足夠允許樁靴完成穿透，用等于或者低于設(shè)備的升降能力的荷載()。假定由于發(fā)生沖蝕，孔洞的有效直徑為，73個(gè)直徑為的孔洞，鉆進(jìn)深度為英尺，在艉左樁處需要這些孔洞以最大升降能力的預(yù)壓載值來(lái)完成堅(jiān)硬地層的可控穿透。艏樁處的孔洞數(shù)量應(yīng)該有所減少，這是通過(guò)與實(shí)際結(jié)果的對(duì)比分析得出的結(jié)論。表格1提供了 處的“

15、瑞士奶酪”設(shè)計(jì)方案中計(jì)劃開(kāi)鉆的直徑為的孔洞的總體情況。 十分保守的假設(shè)被用來(lái)評(píng)估 的孔洞模型要求，原因是采用了一個(gè)未證實(shí)的分析模型以及強(qiáng)度降低值能夠保證穿透深度的要求。模型要求包括：在艉左樁和艏樁樁靴著陸點(diǎn)范圍內(nèi)有大約個(gè)孔洞，每個(gè)孔洞的有效直徑為；在艉右樁樁靴著陸點(diǎn)范圍內(nèi)有個(gè)孔洞，每個(gè)孔洞的有效直徑為。按照這樣的密度，孔間距的要求被認(rèn)為是操作上不能達(dá)到的。表格2提供了 處“瑞士奶酪”設(shè)計(jì)方案中計(jì)劃開(kāi)鉆的孔洞的總體情況。這個(gè)方案提供了在操作限制范圍內(nèi)的最大區(qū)域移除。 應(yīng)急計(jì)劃根據(jù) 模型，可能需要超出由操作限制所確定的計(jì)劃之外的附加“瑞士奶酪”鉆法。操作的預(yù)定計(jì)劃允許將 模型同先前的實(shí)際鉆井平臺(tái)準(zhǔn)

16、備工作的結(jié)果進(jìn)行比較，借此來(lái)完成 的“瑞士奶酪”鉆法，從而進(jìn)行模型校正。 的結(jié)果可以證明用于分析中的假定過(guò)于保守，這為 的基本計(jì)劃提供了更高的確定性。一個(gè)額外的測(cè)量結(jié)果指出，要比基本計(jì)劃更進(jìn)一步降低土壤的承載能力就需要使用擴(kuò)眼器將的孔洞擴(kuò)大至的孔洞。孔間距的限制已經(jīng)不算是一個(gè)問(wèn)題了，因?yàn)楝F(xiàn)有的孔洞可以作為定位孔來(lái)阻止向相鄰孔洞中滑入。然而，安裝了鉆井平臺(tái)的輔助船是否有能力承受鉆井荷載以及擴(kuò)孔到操作中的扭矩，還仍然是個(gè)不確定的問(wèn)題。 “瑞士奶酪”法的實(shí)施“瑞士奶酪”法的實(shí)際結(jié)果在表格3中詳細(xì)列出。施工聚焦于“瑞士奶酪”方案的精密設(shè)備、精確數(shù)據(jù)的采集繼續(xù)提高之上，因?yàn)槠诖玫街匾闹R(shí)。捕捉精確的

17、數(shù)據(jù)資料在努力達(dá)到要求而成功緩解 問(wèn)題的過(guò)程中是十分重要的?！叭鹗磕汤摇便@法由一個(gè)測(cè)試模型來(lái)指導(dǎo)，這個(gè)模型與最早提倡在最終擬定的樁靴著陸點(diǎn)處實(shí)施“瑞士奶酪”操作的艉左樁位置有著相同的孔間距要求。工作隊(duì)員們熟知這種鉆法的定位和開(kāi)鉆過(guò)程，確定出最合適的參數(shù)(例如鉆壓、流量和旋轉(zhuǎn)速度等)并且確保達(dá)到孔間距要求。全球定位系統(tǒng)()被用來(lái)對(duì)鉆孔位置上的輔助船進(jìn)行精確定位。系統(tǒng)提供的定位，其精度為(按照規(guī)范的偏差標(biāo)準(zhǔn)，精確性達(dá))。對(duì)于輔助船的俯仰及盤(pán)旋偏差的修正，由一個(gè)裝有傾角測(cè)量?jī)x(精度為度)的系統(tǒng)來(lái)提供。其他的測(cè)量?jī)x器還包括一個(gè)扇形掃描聲吶裝置，它最初被用來(lái)證實(shí)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確描繪出鉆頭在海床面上的位置并且

18、確定工作管柱上的流動(dòng)效應(yīng)是可以忽略的。底部鉆具組合()是由一個(gè)的牙輪鉆頭，鉆頭短接、轉(zhuǎn)換接頭和個(gè)焊接在一起的厚壁鉆桿組成。開(kāi)眼鉆頭和鉆井參數(shù)在操作過(guò)程中不斷設(shè)計(jì)完善，以便能使海底的擾動(dòng)達(dá)到最小并且使井眼凈化能力和穿孔間隔的擾動(dòng)達(dá)到最大。潮汐記錄圖被用來(lái)決定需要開(kāi)鉆的深度以達(dá)到海底以下英尺的一致孔洞?！叭鹗磕汤摇蹦Ｐ桶凑沼?jì)劃方案得到實(shí)施。按照方案的最終孔洞位置如圖所示。 平臺(tái)的準(zhǔn)備工作在聯(lián)合的鉆井平臺(tái)和輔助船完成“瑞士奶酪”操作之后，JU#1平臺(tái)被拖航到 處并順利完成預(yù)壓載。在實(shí)施預(yù)壓載期間，對(duì)每個(gè)樁腿位置的實(shí)際土壤承載強(qiáng)度進(jìn)行觀(guān)測(cè)的結(jié)果已經(jīng)在圖10中給出。艏樁的最終穿透深度達(dá)英尺，艉右樁達(dá)到英

19、尺，艉左樁為英尺(見(jiàn)圖11a-11c)。值得說(shuō)明的是，在“瑞士奶酪”操作完成之后，定期觀(guān)測(cè)結(jié)果表明土壤的承載強(qiáng)度仍然有所降低。然而，最大強(qiáng)度值的大幅度下降可以使平臺(tái)用低于最大預(yù)壓載值的荷載而很好地達(dá)到穿透深度要求。有了這種強(qiáng)度降低，預(yù)壓載便可以順利實(shí)施并達(dá)到穿透深度要求而不會(huì)顯露出任何一個(gè)不必要的空隙，這樣允許浮力在較弱土層的繼續(xù)穿透中迅速抵消平臺(tái)荷載。此外，在穿透過(guò)程中，浮力包含在小齒輪荷載的計(jì)算中。當(dāng)平臺(tái)下沉?xí)r允許上升，這種下沉可以使吃水深度提供足夠的浮力在上升限制范圍內(nèi)來(lái)降低小齒輪荷載。艉左樁達(dá)到從英尺到英尺的穿透深度是通過(guò)頂起船身使吃水深度由英尺到英尺。這個(gè)吃水深度相當(dāng)于樁靴最大承載區(qū)

20、域穿入從英尺到英尺。對(duì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)穿透深度按照模型預(yù)測(cè)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果并不十分令人信服并且這個(gè)結(jié)果也不能表明在模型中應(yīng)用的保守假設(shè)是不合理的。對(duì)由實(shí)際結(jié)果計(jì)算出來(lái)的承載強(qiáng)度進(jìn)行觀(guān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)艉左樁和艏樁位置在土壤特性上有一些偏差。考慮到艉左樁位置在“瑞士奶酪”操作中的額外移除區(qū)域，要求用較低的預(yù)壓載來(lái)達(dá)到最大強(qiáng)度層段的穿透深度是符合邏輯的，設(shè)每個(gè)位置處的土壤條件基本相同。這些結(jié)果證實(shí)了每個(gè)擬定的樁靴位置之間存在相當(dāng)大的偏差，這種情況在這種高危險(xiǎn)區(qū)域是并不罕見(jiàn)的。最后值得說(shuō)明的重要一條是，JU#1平臺(tái)的最終位置與2001年確認(rèn)的最初樁靴著陸點(diǎn)有關(guān)。平臺(tái)橫梁的最終位置大約距平臺(tái)邊緣英尺，或者說(shuō)是接近實(shí)際“瑞

21、士奶酪”部分的中心處。如果遇到鉆機(jī)試圖移動(dòng)或者向平臺(tái)靠近而滑入現(xiàn)有的樁靴作用區(qū)的情況，是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的。 “瑞士奶酪”法的實(shí)施“瑞士奶酪”法的實(shí)際結(jié)果在表格4中詳細(xì)列出。盡管計(jì)劃的英尺的中心到中心孔間距與 達(dá)到的英尺孔間距是很接近的，但在 處要達(dá)到計(jì)劃的孔間距要求是十分困難的?！叭鹗磕汤摇辈僮髯畛跏窃隰紭吨扅c(diǎn)范圍內(nèi)開(kāi)始實(shí)施的。前個(gè)孔洞中的后個(gè)由于滑入相鄰的孔中而沒(méi)能成功，兩個(gè)七孔的測(cè)試模型分別開(kāi)鉆在兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的位置，借此來(lái)判斷適合的孔間距。第一個(gè)模型將中心到中心孔間距修改到英尺，這樣個(gè)孔洞中有個(gè)是成功的。針對(duì) 的不同土壤條件調(diào)整了鉆頭開(kāi)鉆的步驟后，第一個(gè)模型是成功的，按照最初擬定的孔間距為

22、英尺，第二個(gè)模型的個(gè)孔洞中有個(gè)是成功的。在艏樁著陸點(diǎn)處繼續(xù)實(shí)施的“瑞士奶酪”操作以英尺的孔間距勉強(qiáng)達(dá)到成功。沒(méi)有成功的孔洞需要承原始模型的外部重新定位，因?yàn)樵谠寄Ｐ蛢?nèi)的多次試驗(yàn)仍然繼續(xù)向相鄰孔洞中滑入。結(jié)果，在樁靴直徑范圍內(nèi)的區(qū)域移除有所降低。在試圖形成一個(gè)均勻模型的努力中，孔間距被調(diào)整為中心到中心孔間距為英尺或者邊緣到邊緣孔間距為英尺，并且將著陸點(diǎn)的直徑調(diào)整為英尺來(lái)適應(yīng)每個(gè)模型個(gè)孔洞的要求。根據(jù)鉆井參數(shù)，包括鉆壓和鉆進(jìn)速度等，繪制了從艉左樁位置到艉右樁位置的剖面圖，如圖12所示。這個(gè)剖面圖提供了原始土壤強(qiáng)度與穿透深度的合理關(guān)系以及淺源地震資料。艉右樁樁靴位置的堅(jiān)硬層比艉左樁樁靴位置的堅(jiān)硬層

23、深且略厚一些。此外，位于堅(jiān)硬層之上的硬粘土層出現(xiàn)在艉右樁樁靴位置并迅速發(fā)展。在完成了每一個(gè)擬定的樁靴作用點(diǎn)處的個(gè)孔洞模型后(圖13)，一套的擴(kuò)眼設(shè)備被用來(lái)移除附加的區(qū)域，這是 準(zhǔn)備工作結(jié)論和計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)的結(jié)果。對(duì)于每個(gè)樁腿作用范圍，選擇一個(gè)模型，這個(gè)模型用來(lái)研究將一定數(shù)量的加深至海床面下英尺的問(wèn)題。一個(gè)測(cè)試孔在鉆機(jī)作用區(qū)范圍內(nèi)完成并且成功地進(jìn)行擴(kuò)孔。擴(kuò)孔時(shí)需要的鉆壓并伴隨有明顯的扭矩增加。在鉆機(jī)上沒(méi)有合適的扭矩儀來(lái)測(cè)量實(shí)際的扭矩輸出。測(cè)試孔的擴(kuò)孔速度為分鐘。擴(kuò)孔操作是從艉右樁的作用區(qū)開(kāi)始的，因?yàn)榭紤]到與穿孔層有關(guān)的附加強(qiáng)度和土層厚度。艉右樁作用區(qū)內(nèi)的第一個(gè)孔洞耗時(shí)分鐘擴(kuò)深到英尺。在操作過(guò)程中

24、，鉆壓為時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)停止了幾次。完成艉右樁作用區(qū)內(nèi)的第一個(gè)孔洞用了一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，因?yàn)椴僮鬟^(guò)程中需要不斷冷卻過(guò)熱的套管。第二個(gè)孔擴(kuò)深到海床面下英尺處，當(dāng)鉆壓為時(shí)，第一個(gè)齒輪上的轉(zhuǎn)盤(pán)停止了四次。結(jié)果，由于鉆機(jī)功率不足而導(dǎo)致此次操作中途失敗。 平臺(tái)準(zhǔn)備工作的結(jié)果在完成“瑞士奶酪”操作后大約個(gè)月，JU#2平臺(tái)被拖航到 處，拖航使用的是裝有鉆機(jī)的輔助船。首先移動(dòng)到最終的“瑞士奶酪”操作位置，對(duì)平臺(tái)施加的預(yù)壓載，大約距最終位置有英尺的距離，這樣處于待命狀態(tài)等待合適的天氣。在較遠(yuǎn)位置上的穿透深度分別為：艏樁英尺，艉左樁英尺，艉右樁英尺。艏樁和艉左樁的穿透深度表明，相比于在最終位置附近完成的土壤分析所預(yù)測(cè)出的強(qiáng)度

25、，淺土層的強(qiáng)度明顯很弱。天氣轉(zhuǎn)好之后，平臺(tái)被定位在已有的“瑞士奶酪”作用區(qū)內(nèi)，并且在最大升降荷載(相當(dāng)于每根樁腿的樁靴荷載)的作用下達(dá)到了英尺的最終穿透深度。對(duì)每根樁腿進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的樁腿預(yù)壓載。艏樁和艉左樁穿透了穿孔層；然而，艉右樁在樁靴頂端穿透深度為英尺的時(shí)候就達(dá)到了預(yù)壓載，并且進(jìn)行了三個(gè)小時(shí)的靜態(tài)測(cè)試。在穿透穿孔層的預(yù)壓載過(guò)程中，觀(guān)察每個(gè)位置所得的土壤承載能力下降值在圖中有所說(shuō)明。制訂出了一個(gè)應(yīng)急措施，那就是如果出現(xiàn)任何一根樁腿不能成功地穿透淺而硬的粘土層的情況，就利用鉆機(jī)來(lái)指導(dǎo)額外的“瑞士奶酪”鉆進(jìn)。根據(jù)選址可行性研究的估算，在最大環(huán)境條件限制下，要指導(dǎo)“瑞士奶酪”操作在一個(gè)英尺的空隙中

26、進(jìn)行所需要的樁靴荷載為。懸梁的規(guī)格應(yīng)該允許通過(guò)英尺英尺的區(qū)域，或者說(shuō)大約是“瑞士奶酪”孔擴(kuò)孔操作的樁靴模型的。將自升式平臺(tái)復(fù)位，這樣可以在右側(cè)樁腿位置上提供一個(gè)可以到達(dá)現(xiàn)有“瑞士奶酪”模型上方的懸梁。計(jì)劃明確提出，以英尺的孔間距開(kāi)鉆或是擴(kuò)大個(gè)孔洞使其達(dá)到直徑。個(gè)孔洞中大約有個(gè)，它們的鉆井參數(shù)表明海床面下英尺處的未受擾動(dòng)土壤的分離。在開(kāi)鉆穿過(guò)淺而硬土層的孔洞時(shí)，前英尺的鉆井參數(shù)為，的鉆壓，扭矩變化范圍為。達(dá)到英尺以下時(shí)，流量則上升到而扭矩降低到。由于惡劣的天氣，盡管附加“瑞士奶酪”鉆進(jìn)已經(jīng)完成但仍不能將平臺(tái)移回最終位置。在最初的模型中間安放了帶有孔洞的第二個(gè)模型并且已經(jīng)完成。在個(gè)附加孔洞中，有個(gè)

27、孔洞表明了海床面下英尺處的未被擾動(dòng)土壤的清除。在由于天氣惡劣而誤工的期間，一套擴(kuò)孔設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好并且用于海床面下英尺處的土壤弱化。等待開(kāi)鉆的個(gè)孔洞中，有個(gè)需要鉆壓提供明確的未受擾動(dòng)土壤移除的指標(biāo)。在擴(kuò)孔器操作過(guò)程中，鉆井參數(shù)為，的鉆壓和的扭矩。在完成附加“瑞士奶酪”鉆進(jìn)之后，平臺(tái)定位到最終位置，并且艉右樁在最大升降荷載(相當(dāng)于樁靴荷載)的作用下達(dá)到英尺的最終穿透深度。相對(duì)獨(dú)立樁靴的預(yù)壓載繼續(xù)進(jìn)行以達(dá)到最終穿透深度，平臺(tái)非常成功地定位在 處，地基完全可以滿(mǎn)足完成鉆井工作的要求。最終達(dá)到的穿透深度分別為：艉左樁，艉右樁英尺，艏樁英尺。實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)穿透深度與根據(jù)“瑞士奶酪”模型預(yù)測(cè)出來(lái)的穿透深度曲線(xiàn)進(jìn)

28、行比較，如圖，和所示。根據(jù)圖，在指導(dǎo)附加“瑞士奶酪”鉆法的預(yù)壓載達(dá)到時(shí)，對(duì)艉右樁的穿透深度的預(yù)測(cè)幾乎接近下界曲線(xiàn)精確的英尺數(shù)。這提供了最精確的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@個(gè)預(yù)壓載和穿透深度一直保持了三個(gè)小時(shí)而僅出現(xiàn)極小的一點(diǎn)空隙。艉左樁和艏樁穿過(guò)穿孔層的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)穿透深度曲線(xiàn)好象有一個(gè)小小的百分誤差，因?yàn)轭A(yù)壓載是由一個(gè)一英尺的吃水深度進(jìn)行指導(dǎo)的。因此，預(yù)壓載計(jì)算需要精確的吃水深度和潮汐讀數(shù)以保證準(zhǔn)確預(yù)測(cè)樁靴荷載與穿透深度的關(guān)系。潮汐和吃水深度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量都是很困難的，原因是海況的不穩(wěn)定性。每個(gè)樁靴的實(shí)際穿透深度與穿透淺而硬的粘土層時(shí)的下界曲線(xiàn)有很好的相關(guān)性。穿透下伏軟弱層的實(shí)際穿透深度曲線(xiàn)可以用下界曲線(xiàn)與上界

29、曲線(xiàn)的百分比來(lái)闡述。總的來(lái)說(shuō)，所觀(guān)測(cè)到的每根樁腿處的實(shí)際土壤承載能力降低值與在三個(gè)樁靴位置估測(cè)出的曲線(xiàn)有相當(dāng)好的相關(guān)性。結(jié)論與建議 和 處自升式鉆井平臺(tái)的成功動(dòng)員，是充分理解了穿孔危險(xiǎn)與每個(gè)樁腿位置有關(guān)以及采取綜合的解決辦法來(lái)緩和危險(xiǎn)的結(jié)果。根據(jù)從這兩項(xiàng)工程中所獲得的知識(shí)，對(duì)已知存在重大穿孔危險(xiǎn)的范圍或區(qū)域上的自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)員工作，可以做出以下結(jié)論和建議：1土壤中的重要的偏差可能會(huì)發(fā)生在自升式平臺(tái)的樁靴著陸點(diǎn)范圍內(nèi)。擬定的作用區(qū)其相反兩端位置的最小值是為了鑒定土壤的均勻性而獲得的最初的土壤資料。如果鑒定出存在穿孔危險(xiǎn)的位置，那么就應(yīng)該考慮對(duì)每一個(gè)擬定的樁靴位置進(jìn)行典型的土壤資料分析。2如果存

30、在的穿孔危險(xiǎn)是不可避免的，那么采用工程實(shí)踐中的“瑞士奶酪”鉆法便能夠成功地緩和危險(xiǎn)并且促進(jìn)預(yù)壓載其間的可控穿透。3“瑞士奶酪”鉆法可以在平臺(tái)動(dòng)員之前利用已有的工作管柱有效地將不必要的干擾減到最小。4存在穿孔危險(xiǎn)的土層或者地殼可能會(huì)具有相當(dāng)高的強(qiáng)度，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)姆治觯?jì)劃和設(shè)備選擇，“瑞士奶酪”鉆法很可能會(huì)起不到它應(yīng)起的作用。5通過(guò)計(jì)算在擬定的樁靴直徑范圍內(nèi)移除土壤的百分比，可以得出原始承載能力的降低值，這樣便可以從已完成的“瑞士奶酪”操作中得出一個(gè)大概的且比較保守的承載能力降低值。6當(dāng)有障礙物存在，例如一個(gè)平臺(tái)或者是管線(xiàn)，而使自升式鉆井平臺(tái)的可及性受到限制時(shí)，采用安裝好鉆機(jī)的輔助船便可以完成

31、“瑞士奶酪”鉆法。在較小的鉆機(jī)組上，“瑞士奶酪”操作的功率會(huì)受到限制，因此應(yīng)該在選擇設(shè)備之前考慮操作的需求。7在實(shí)施預(yù)壓載期間，選擇適當(dāng)?shù)拇砦恢媚軌虼蟠蟮亟档桶l(fā)生不可控穿透的風(fēng)險(xiǎn)。給平臺(tái)實(shí)施預(yù)壓載時(shí)，船身在水平線(xiàn)上或者在水平線(xiàn)下(即英尺的空隙或者是英尺的吃水深度)的微小浮動(dòng)將會(huì)立即影響到浮力的變化，浮力可以補(bǔ)償不穩(wěn)定的荷載并且可以將迅速穿透的值降到最低。表格1 處“瑞士奶酪”孔洞模型的設(shè)計(jì)深度密度(1)移除區(qū)域的百分比(2)孔間距(3)邊緣到邊緣孔間距船首樁腿英尺個(gè)孔洞英尺英尺左側(cè)樁腿英尺個(gè)孔洞英尺英尺右側(cè)樁腿(4)英尺個(gè)孔洞英尺英尺(1) 密度是指在一個(gè)直徑為英尺的圈內(nèi)孔洞的數(shù)量，這個(gè)直徑要大于樁靴的直徑英尺。實(shí)際計(jì)劃在左側(cè)樁靴區(qū)域內(nèi)只提供了大約個(gè)孔洞，這少于分析得出的個(gè)孔洞。(2) 移除區(qū)域的百分比不包括在英尺直徑的圈內(nèi)而在樁靴范圍之外的孔洞。(3) 孔間距是相鄰孔洞中心到中心的距離。每一個(gè)孔洞與個(gè)孔洞相鄰。(4)