CN110552365A - 海上储油岛及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种海上储油岛，涉及水工建构物的建造与安装技术领域，特别是属于一种海上储油岛及施工方法。其特征在于，包括沉箱和嵌入其内的罐体，所述罐体与沉箱之间预留安装输油管和连接阀门的空间；所述沉箱的侧壁预留有竖直的桩孔，桩孔贯穿沉箱的侧壁；所述沉箱桩孔处的外壁预留有连接孔；所述桩孔内设置有钢桩，相邻的两个沉箱的侧壁的钢桩通过钢梁穿过连接孔相连接。本发明具有降低建造成本，提高安全性的积极效果。

Description

海上储油岛及施工方法

技术领域

本发明涉及水工建构物的建造与安装技术领域，特别是属于一种海上储油岛及施工方法。

背景技术

目前，石油及液态物品的仓储主要采用建在陆基的钢板罐体的形式。建在陆基的钢板罐体是以钢板为主材，经过压弯处理后，分段分层焊接成圆柱形的罐体。罐体的基础处理是根据地段情况与建筑物地基处理相同或相近，满足罐体的地质承载力即可。建在陆基的钢板罐体群占地大，不仅罐区内要满足消防间距要求，还要远离人群聚集区和重要的交通等设施。

石油仓储罐区是通过管道连接港口和终端用户。石油仓储罐区的罐体制造是在现场进行分段分层焊接完成。石油是全球交易量最大的能源产品，而海运是国际贸易中最主要的运输方式，无论是装船港还是卸船港都需要有一定数量的罐体仓窖用于石油暂存和中转。而由于港口后方陆域地质条件差，基础处理成本高昂，因此需要开发一种降低建造成本，提高安全性的海上储油设施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海上储油岛及施工方法，以达到降低建造成本，提高安全性的目的。

本发明所提供的海上储油岛，其特征在于，包括沉箱和嵌入其内的罐体，所述罐体与沉箱之间预留安装输油管和连接阀门的空间；所述沉箱的侧壁预留有竖直的桩孔，桩孔贯穿沉箱的侧壁；所述沉箱桩孔处的外壁预留有连接孔；所述桩孔内设置有钢桩，相邻的两个沉箱的侧壁的钢桩通过钢梁穿过连接孔相连接。

本发明所提供的海上储油岛的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将待安装沉箱的水下基床处理整平；

步骤二，将沉箱预制完成后，运输到安装地点，落座在处理后的基床上；

步骤三，沿沉箱预留的桩孔向下打入钢桩；

步骤四，在安放好的沉箱内清理连接孔表面，漏出钢桩；

步骤五，在相邻的两个沉箱的侧壁的钢桩之间，用钢梁横穿连接孔实施固定连接；

步骤六，向沉箱内吊装入罐体；

步骤七，在沉箱的外侧壁加装挡浪板，在挡浪板的最外层加挂破浪桩。

本发明所提供的海上储油岛及施工方法其积极效果主要体现在：

1、本发明在石油仓储设施建设上突破了必需在现场焊接制造罐体的传统方法，采用在专业化的工厂制造成品安装方式。罐体的现场焊接制造成本高于工厂制造成本。其关键点在于吊装装备分摊到罐体制造安装中的成本比例多少。本发明所用到的制造工厂厂房、吊装设备是模块化组装式港口生产制造，运输安装体系中的一部分，分摊到单个罐体制造成本中的比例极低。

2、本发明嵌入到沉箱内的罐体，由于是在沉箱内将原有建在陆地上的储油罐体的基础转嫁成了沉箱在海中的安装基础上。首先，沉箱在海中的安装基础是平面型，即只要处理到沉箱安装海底地面到硬基岩或者达到沉箱与罐体储满油品的承载力要求即可。

3、传统的陆基储油罐是单体的，而本发明的海上储油岛是集中在一起的沉箱集成体。沉箱箱体与箱体之间是紧靠在一起安装的，又经钢柱固定成一个整体，加上四周的海水侧压，单个沉箱安装地面独自承担的压力已经被连接在一起的其他沉箱有所分担而大幅减轻。同样沉箱的运输、海上卸船、安装也是与新的港口的建设模式共用一套生产运输安装体系，使得海上储油岛的海上安装成本能在可承受的范围内。

4、本发明是建在海上的多个罐体集合而成的海上储油岛，储油岛周边完全是海水，并远离人群聚集区和陆上交通基础设施，其安全控制管理更容易得到保障。

5、在海洋中建设海上储油岛，除了安全上容易保障和对海上建设选址较低的条件以外，工厂化制造以及远距离运输对建设海域无配套的建设模式，为石油储备库的建设提供了一个新的选择。海洋使用的费用上远低于陆上征地拆迁的成本和更容易和大型石油装卸船码头一起配套建设的优势更加明显。

综上所述，本发明具有降低建造成本，提高安全性的积极效果。

附图说明

附图部分公开了本发明具体实施例，其中，

图1，本发明的结构俯视图；

图2，本发明的结构剖视图；

图3，本发明的沉箱的立体结构透视示意图；

图4，本发明的沉箱的A-A向局部剖面结构示意图；

图5，本发明的相邻的沉箱的连接固定示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明所提供的海上储油岛，包括沉箱1和嵌入其内的罐体20，罐体20与沉箱1之间预留安装输油管和连接阀门的空间30；沉箱1的侧壁预留有竖直的桩孔2，桩孔贯穿沉箱1的侧壁；沉箱1桩孔处的外壁预留有连接孔5；桩孔内设置有钢桩3，相邻的两个沉箱1的侧壁的钢桩3通过钢梁4穿过连接孔相连接5。

实施例一：

本发明的海上储油岛的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，将落座沉箱的基床处理整平。

无论是在承载力足够大的硬质基础区域安装，还是以承载力较低软基地质的区域内安装，都需要将安装的地方进行处理整平，这与传统的沉箱基床整平基本相同，在此不再做详细说明。当在软基区域安放带有桩孔的沉箱时，需要将淤泥层挖掉达到次持力层或者压实处理使其具有一定的承载能力。

步骤二，将本发明的沉箱预制好后，运输到安放地点，落座在步骤一整平的基床上。

沉箱在预制时，需要在沉箱的侧壁预留设计数量的桩孔，桩孔为圆形或椭圆形，每侧沉箱的侧壁至少设置一个桩孔。桩孔的形状和数量根据沉箱的大小和工程实际情况确定。

步骤三，沿桩孔向下钻到预定深度，然后打入钢桩。

将沉箱安放在预定的基床以后，用钻机沿四周壁和内壁的桩孔向下钻到需要的深度后，顺桩孔打入钢桩。在承载力较低的软基区域内安放沉箱时，先将需要安放区域进行处理到有一定的承载力，然后将沉箱安放在经过压实处理的地面上，直接沿桩孔将钢桩打入到持力层需要的深度。特别的，打入岩石中的钢桩可以采用自膨胀桩头。

步骤四，在安放好的沉箱内，清理连接孔，漏出钢桩表面。

步骤五，在相邻的两个沉箱1的侧壁的钢桩之间，用钢梁4横穿连接孔实施固定连接。

步骤六，向沉箱1内吊装入罐体20。

步骤七，在沉箱1的外侧壁加装挡浪板11，在挡浪板的最外层加挂破浪桩12。

实施例二：

步骤一，将安放沉箱的基床整平，其平整度﹤20cm。无论是在承载力足够大的硬质基础区域，还是承载力较低软基地质的区域，都需要将基床处理整平，并确保地基承载力大于沉箱压力，如地基承载力为280kPa，沉箱压力为220kPa，则满足安放要求。这与传统的沉箱安放办法基本相同，故不作过多说明。

步骤二，根据现行标准规范，预制一个20万吨级的A型沉箱，其沉箱的长×宽×高为17.7m×16.4m×23.3m，重量为2835t，沉箱浮游稳定吃水14.0m，定倾高度22cm，并在沉箱的4个侧壁每侧预留了1个安装固定的桩孔，桩孔为圆形，直径为0.9-1.0m。

将本发明的沉箱预制好后，利用船坞或拖轮运输到施工安放地，安放在经步骤一处理整平的基床上。

步骤三，使用KH180型柴油打桩机，选用其60~72级锤，沿沉箱四周壁和内壁的桩孔向下钻到15m的深度，然后打入φ914.4型钢桩。

步骤四，在排水后的沉箱内清理连接孔，去除孔口的毛刺和残余粘连物等，完全漏出钢桩表面，并清洁以备焊接。

步骤五，用36c型钢梁透过连接孔，将其两端分别焊接于相邻的两个沉箱1的四周壁的钢桩3表面，钢梁4横穿连接孔将相邻的两个沉箱1实施固定连接。即在沉箱吃水线以上罐体与沉箱箱角处的两个相邻的箱壁上钻孔，钢柱体插入钻孔中，并在箱壁两端用钢板焊牢。

步骤六，向沉箱1内吊装入罐体20。

本发明的海上储油岛是多个嵌入罐体的沉箱集合而成。九个沉箱为一组，即横向三个沉箱排列成一排，纵向三个沉箱排并列在一起。

九个内嵌有油罐的沉箱的外侧壁或外围临水面是否加装挡浪板11和是否在挡浪板的最外层加挂破浪桩12，进行防护，现当地海域水文条件确定。

实施例三：

圆柱形罐体20嵌入沉箱1内方法有两种。

方法一，沉箱1与罐体20独立制造完成后，再安装组合在一起。

沉箱1与罐体20独立制造完成后，再安装组合时，沉箱1的结构有两种方式。一种是沉箱箱体内呈圆筒形，即沉箱箱体内与罐体外表接触的部分是混凝土预制而成。罐体直接吊装在内圆的混凝土结构件中。另一种是沉箱箱体内呈正方形体。罐体吊装到沉箱箱体内以后，沉箱1的内壁四周设置有钢构架，，在沉箱1的内壁四周用钢构架焊接在罐体外壁上，钢构架连接罐体20和沉箱1形成钢架在箱体内壁表面与罐体之间的固定支撑。

方法二，沉箱1与罐体20的整体预制。

沉箱与罐体的整体预制并不是一次完成的混凝土浇注。是先在预制平台上完成沉箱箱底的预制，然后在沉箱底板上进行罐体的分段分层焊接。以罐体外壁的沉箱浇注的内模板，但罐体外表面外加隔离层，让混凝土与罐体表面隔离，罐体只支撑作用。

在上述两种罐体嵌入沉箱内的安装组合方法中，罐体外圆与正方形的四个角之间有空隙，无论采用哪一种方法都要预留安装输油管和连接阀门的空间30。罐体在焊接制造时，罐体都有结构性的钢架支撑保证罐体在焊接与吊装运输时的变形和安装精度。结构性钢架是在罐体安装在沉箱内就位固定后或沉箱整体与罐体整体在海中完成安装固定后拆除。

实施例四：

嵌入到沉箱1箱体内的罐体20是整体由船舶运输到指定海域，再由专用的卸船装备和安装船安装到经过处理的海底地面上。运输船舶、卸船装备和沉箱专用安装船是与港口码头、堆场的模块化构件、海上风力发电的海中基础，跨海大桥桥墩等海上基础工程构件共用的一套运输、卸船、安装体系和装备。

实施例五：

安放在水中的沉箱1顶标高出水面，高出水面以上高度的确定是以沉箱整体高度在装船、运输、卸船、安装时相关设备所允许的最大高度为限。本发明的海上储油岛中的沉箱安装海底地面标高可以不同，但是沉箱顶面标高相同。

实施例六：

罐体20的加高。可以根据需要在沉箱1上部与沉箱齐平的罐体为基础继续加高罐体的高度。所增加高度的罐体仍然是在工厂制造，罐体内有结构性的钢架支撑便于运输、安装时吊装作业和保证安装精度。上半部分罐体内部的支撑性结构有部结构件，可以插入下半部分罐体中，起到固定作用。在上下罐体焊接后在一起成为整体以后再拆除。

实施例七：

本发明的海上储油岛并不是孤立的，多个海上储油岛留有一定的间距分布在同一海域。海上储油岛与海上储油岛之间在安全距离范围内是通过管道连接在一起的。同时也有管线连接装卸船码头与陆上输油管道。本发明的海上储油岛管道安装在沉箱箱壁上表面上，其与码头管道、陆地管道以及岛与岛的管线连接超过直线连接距离时，采用栈桥式架空连接。

Claims (7)

1.一种海上储油岛，其特征在于，包括沉箱（1）和嵌入其内的罐体（20），所述罐体（20）与沉箱（1）之间预留安装输油管和连接阀门的空间（30）；所述沉箱（1）的侧壁预留有竖直的桩孔（2），桩孔贯穿沉箱（1）的侧壁；所述沉箱（1）桩孔处的外壁预留有连接孔（5）；所述桩孔内设置有钢桩（3），相邻的两个沉箱（1）的侧壁的钢桩（3）通过钢梁（4）穿过连接孔相连接（5）。

2.根据权利要求1所述的海上储油岛，其特征在于，所述沉箱（1）的内壁四周设置有钢构架，钢构架连接罐体（20）和沉箱（1）。

3.根据权利要求1所述的海上储油岛，其特征在于，所述沉箱（1）的外侧壁设置有挡浪板（11），在挡浪板（11）的最外层加挂破浪桩（12）。

4.根据权利要求1所述的海上储油岛的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将待安装的沉箱（1）的水下基床处理整平；

步骤二，将沉箱（1）预制完成后，运输到安装地点，落座在处理后的基床上；

步骤三，沿沉箱（1）预留的桩孔向下打入钢桩；

步骤四，在安放好的带有桩孔的沉箱（1）内清理连接孔表面，漏出钢桩；

步骤五，在相邻的两个沉箱（1）的侧壁的钢桩（3）之间，用钢梁（4）横穿连接孔实施固定连接；

步骤六，向沉箱（1）内吊装入罐体（20）；

步骤七，在沉箱（1）的外侧壁加装挡浪板（11），在挡浪板的最外层加挂破浪桩（12）。

5.根据权利要求4所述的海上储油岛的施工方法，其特征在于，所述步骤一中，当基床为软基区域时，将淤泥层挖掉达到次持力层或者用压实处理使其具有承载能力后，再处理整平。

6.根据权利要求4所述的海上储油岛的施工方法，其特征在于，所述步骤三中，当基床为软基区域时，沿桩孔向下钻到预定深度，然后打入钢桩，钢桩打入到持力层需要的深度。

7.根据权利要求4所述的海上储油岛的施工方法，其特征在于，所述步骤三中，打入岩石中的钢桩采用自膨胀桩头。