[实用新型]一种海底管道登陆段间隔式土体抗液化能力提升装置

说明书

本实用新型公开了一种海底管道登陆段间隔式土体抗液化能力提升装置，包括土体覆重单元、波浪力分散单元和辅助排水单元，其中：所述土体覆重单元包括设置于管沟内的覆重底座和设置在覆重底座上方的临时覆重体；所述波浪力分散单元包括设置于管沟回填土内的弧形垫板；所述辅助排水单元包括设置于土体覆重单元两侧的排水套管和设置在排水套管内的回填砾石。本实用新型通过提高土体覆重荷载对土体进行分段加强密实；设置辅助排水单元，减小砂粒间隙，促进砂土排水；同时设置管道回填后上部的波浪力分散单元，力求进一步增强海底管道登陆段管道路由上砂土层的抗液化能力，提升海底管道登陆段土体稳定性，保障管道运行安全。

技术领域

本实用新型涉及一种海底管道登陆段间隔式土体抗液化能力提升装置。

背景技术

随着海洋油气领域快速发展，海底管道安全性保障问题研究日益提升。海底管道稳定性是影响其安全生产的关键指标，在各类环境荷载、功能荷载和偶然荷载影响下，保障海底管道的稳定性是持续追求的目标。海底管道的沉降是海底管道稳定性研究的重点，亦是海底管道管-土耦合分析的难点。诱发海底管道发生沉降的主要因素包括了管道自重引起的初始沉降、管道试压或投运后充装介质引起的二次沉降和由于土体液化引起的后期沉降。其中，前两类沉降的诱因为持续荷载，后一类沉降的诱因为周期性荷载。周期性荷载包括了海浪作用和地震作用。对于以砂土为主要土体的海底管道登陆段，浅层地基呈现饱和状态，在海浪连续拍打的作用下和安装管道附加荷载下，可能引发土体体积压缩、结构破坏、空隙水压骤升等问题，表征为砂沸、流滑等现象。受管道本体、配重和充装介质的影响，在土体液化后，管道将可能发生大面积沉降，出现大范围弯曲与悬空，大幅提升其强度破坏和疲劳破坏概率，亟待予以控制。

目前，针对海底管道土体液化的问题，主要通过前期评估进行液化可能性评价，对于具有液化可能的土体段，提出的增强土体抗液化能力措施包括土体换填、土体加密等，通过将具有液化潜力的砂土置换为较为稳定的黏土或通过排出砂土中的饱和水来改善土体条件，降低液化可能性。同时，预埋较深管道支桩的方案也被提出过，通过在管道路由上预埋基础较深的支桩，提供管道支撑。然而，上述方案、措施虽然原理明确，但在海洋工程中的实际操作较为困难，投资较高：土体换填对于液化砂层较深的管道，换填量极大；若采用液化风险段全线土体加密，一是工作量大，二是海上作业难度较高；对于预埋管道支桩的思路，由于基桩所需深度较大，也存在工程投资较大的问题。为此，亟需提供一种施工便利、费用较低且效果良好的土体抗液化能力提升方案，以应用于以砂土为主的海底管道登陆段。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供了一种海底管道登陆段间隔式土体抗液化能力提升装置，基于波浪对饱和砂土登陆段的液化破坏机理，从增加上部覆重、改善和促进管道下方局部土体密实度及分散波浪荷载等多角度入手，提升登陆段海底管道稳定性，以进一步完善、丰富海底管道登陆段稳定性技术控制技术。

本实用新型所采用的技术方案是：一种海底管道登陆段间隔式土体抗液化能力提升装置，包括土体覆重单元、波浪力分散单元和辅助排水单元，其中：所述土体覆重单元包括设置于管沟内的覆重底座和设置在覆重底座上方的临时覆重体；所述波浪力分散单元包括设置于管沟回填土内的弧形垫板；所述辅助排水单元包括设置于土体覆重单元两侧的排水套管和设置在排水套管内的回填砾石。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本实用新型通过土体覆重单元对原土体作用，提高土体受力和密实度，同时缓解液化时在管道下方发生水流上涌；通过管道支撑单元对海底管道提供柔性支撑，缓解管道运行对土体的振动影响；通过波浪力分散单元将管道顶部和侧上部的波浪力分散并偏离管道投影位置，进一步降低管道正下方土体所受扰动；通过辅助排水单元在管沟两侧设置较大粒径的砂石，连通海床与管沟底部区域，起到液化水流引流的作用。最终借助上述一系列措施，一定程度上提高管道所在位置的土壤密实度，降低波浪力作用下的土壤液化风险，提高登陆段海底管道稳定性。