RU2558442C1 - Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure - Google Patents

Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure Download PDF

Info

Publication number
RU2558442C1
RU2558442C1 RU2013151291/13A RU2013151291A RU2558442C1 RU 2558442 C1 RU2558442 C1 RU 2558442C1 RU 2013151291/13 A RU2013151291/13 A RU 2013151291/13A RU 2013151291 A RU2013151291 A RU 2013151291A RU 2558442 C1 RU2558442 C1 RU 2558442C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
consolidation
soil base
base
seabed
Prior art date
Application number
RU2013151291/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013151291A (en
Inventor
Андрей Владимирович Суетинов
Сергей Иванович Шибакин
Альберт Фаргатович Ямбаев
Алексей Михайлович Краснолобов
Тигран Рафаэлович Аракелов
Роман Сергеевич Шибакин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск" (ООО "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск" (ООО "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск" (ООО "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск")
Priority to RU2013151291/13A priority Critical patent/RU2558442C1/en
Publication of RU2013151291A publication Critical patent/RU2013151291A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558442C1 publication Critical patent/RU2558442C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of hydraulic engineering. The method provides for submersion of the structure by acceptance of the ballast by the structure and placement of the structure base onto sea bottom. For this purpose on the sea bottom outside the area of structure placement they install electrodes, which are connected to a negative pole of a DC source. The structure is submerged by ballasting of the platform body to provision of the rated contact of the platform body foundation foot contact with the sea bottom. Afterwards the element of the facility structure is connected to the positive pole of the DC source, and electric current is sent, providing for generation of lower water saturation of soil in the area of foundation interaction with the soil base, providing for consolidation of the soil base of the platform, upon completion of which the electric current is switched off. As a result of physical and chemical processes taking place under action of DC, around the anode under the structure body there is an area of lower water saturation, and near the surface of the cathode moisture increases, and the area of higher water saturation of the soil is created outside the area of the gravity structure. Free water accumulated around the cathode may be removed with the help of a needle filter.
EFFECT: substantial acceleration of soil consolidation process, which may take place just within a few days, and increased soil strength, which provides for increased stability of a structure with smaller weight and dimensions of the structure and smaller amount of ballast.
7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при эксплуатации морских гидротехнических сооружений после установки на морское дно для освоения углеводородных ресурсов континентального шельфа.The invention relates to the field of hydraulic engineering and can be used in the operation of marine hydraulic structures after installation on the seabed for the development of hydrocarbon resources of the continental shelf.

Преимущественной областью применения изобретения является эксплуатация после постановки на морское дно морских гидротехнических сооружений гравитационного или гравитационно-свайного типов в период, когда происходит консолидация грунтового основания.The preferred field of application of the invention is the operation after setting on the seabed of marine hydraulic structures of gravity or gravity-pile types in the period when the consolidation of the soil base.

Из патента РФ №2337205 известно земляное сооружение на слабых природных основаниях, в котором предлагается способ консолидации грунтового основания путем устройства песчаных свай с песчаной подушкой, по которым отводится грунтовая вода.From the patent of the Russian Federation No. 2337205, an earthen building on weak natural foundations is known, which proposes a method of consolidating a soil foundation by arranging sand piles with a sand cushion along which ground water is discharged.

Известное сооружение содержит опорное основание в виде песчаной постели под днищем фундамента с песчаными сваями, заглубленными на определенную глубину. Каждая свая представляет собой песчаный цилиндр из хорошо дренированного материала. Песчаные сваи устанавливаются под грунтовой постелью с определенным шагом, зависящим от свойств грунтового основания. По верху песчаные сваи соединены между собой песчаным слоем (постелью), уложенным на естественное основание для организованного отвода поровой воды из грунтового основания.The known structure contains a support base in the form of a sand bed under the bottom of the foundation with sand piles, deepened to a certain depth. Each pile is a sand cylinder of well-drained material. Sand piles are installed under the soil bed with a certain step, depending on the properties of the soil base. On the top, the sand piles are interconnected by a sand layer (bed) laid on a natural base for organized drainage of pore water from the ground base.

Недостатками известного решения в части способа являются:The disadvantages of the known solutions in terms of the method are:

- сложность и большая трудоемкость устройства песчаных свай, связанная с бурением цилиндрических скважин, и засыпка их песчаным грунтом. Вероятность успешной реализации таких операций в реальной обстановке, особенно в сложных природных северных условиях (низкая температура воды и воздуха), крайне мала. Все это приводит еще и к значительным затратам и продолжительному по срокам выполнению указанных операций;- the complexity and high complexity of the device of sand piles associated with the drilling of cylindrical wells, and filling them with sandy soil. The probability of successful implementation of such operations in a real environment, especially in difficult natural northern conditions (low temperature of water and air), is extremely small. All this also leads to significant costs and lengthy implementation of these operations;

- низкая эффективность по ускорению и прохождению консолидации грунтового основания. Все равно консолидация проходит продолжительное время с учетом того, что связанная вода не удаляется и остается в порах грунта.- low efficiency in accelerating and passing consolidation of the soil base. All the same, consolidation takes a long time, given that bound water is not removed and remains in the pores of the soil.

Перечисленные недостатки частично устранены в техническом решении, которое описано в работе Шибакин С.И., Левачев С.Н., Курилло С.В. Фундаменты гравитационных нефтегазодобывающих платформ. М.: ВНИИИС, Строительные конструкции, №7, 1988.These shortcomings are partially eliminated in the technical solution, which is described in the work Shibakin S.I., Levachev S.N., Kurillo S.V. Foundations of gravity oil and gas platforms. M .: VNIIIS, Building structures, No. 7, 1988.

В известном из указанного источника решении для ускорения процесса консолидации под днищем фундамента морского объекта устанавливаются иглофильтры, которые соединены в единую гидравлическую систему, в которой поддерживается постоянно разрежение, за счет чего происходит удаление поровой воды и снижение порового давления в грунтовом основании. Однако и этот метод не может достаточно быстро снять поровое давление в основании сооружения и тем более удалить связанную воду из грунта. Это снижает эффективность данного метода. Кроме этого, процесс консолидации затягивается на продолжительное время и не успевает закончиться до приложения значительных нагрузок от волн и льда, когда грунтовое основание не обладает повышенной прочностью, что может привести к аварии сооружения.In a solution known from the indicated source, in order to accelerate the consolidation process, under the bottom of the foundation of the marine object, needle filters are installed, which are connected to a single hydraulic system in which constant vacuum is maintained, due to which pore water is removed and pore pressure is reduced in the soil base. However, this method cannot quickly remove pore pressure at the base of the structure and even more so remove bound water from the soil. This reduces the effectiveness of this method. In addition, the consolidation process is delayed for a long time and does not have time to end before the application of significant loads from waves and ice, when the soil foundation does not have increased strength, which can lead to a construction accident.

Неполная консолидация основания приводит к значительным затратам при изготовлении платформы за счет повышенной массы сооружения для обеспечения устойчивости сооружения.Incomplete consolidation of the base leads to significant costs in the manufacture of the platform due to the increased mass of the structure to ensure the stability of the structure.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение материалоемкости гидротехнического сооружения за счет ускорения процесса консолидации, а также расхода балласта для обеспечения заданной гравитации с целью обеспечения устойчивости сооружения на действие расчетного сочетания внешних нагрузок при одновременном повышении надежности эксплуатации и снижение рисков потери устойчивости гидротехнического сооружения после установки его на морское дно за счет ускоренного и более полного за счет удаления связанной воды в процессе консолидации грунтового основания.The objective of the invention is to reduce the material consumption of a hydraulic structure by speeding up the consolidation process, as well as the ballast consumption to ensure a given gravity in order to ensure the stability of the structure under the action of a combination of external loads while improving operational reliability and reducing the risks of loss of stability of a hydraulic structure after installing it on the seabed due to the accelerated and more complete due to the removal of bound water in the process of consolidation of the soil foundation.

Техническими результатами, которые обеспечиваются при реализации изобретения, являются следующие:The technical results that are provided by the implementation of the invention are as follows:

- снижение материалоемкости и трудоемкости при создании гидротехнического сооружения за счет более полной и быстрой консолидации грунтового основания до приложения основных нагрузок на сооружение;- reduction of material consumption and laboriousness when creating a hydraulic structure due to more complete and faster consolidation of the soil foundation before the main loads on the structure are applied;

- снижение объема балласта для обеспечения заданной устойчивости гидротехнического сооружения за счет снижения порового давления в грунте, формирующегося в процессе установки сооружения на морское дно;- reducing the volume of ballast to ensure the given stability of the hydraulic structure by reducing pore pressure in the soil, which is formed during installation of the structure on the seabed;

- повышение устойчивости и несущей способности грунтового основания гидротехнического сооружения за счет более полного снятия порового давления в грунтовом основании;- increasing the stability and bearing capacity of the soil base of the hydraulic structure due to a more complete removal of pore pressure in the soil base;

- повышение надежности и снижение риска потери устойчивости гидротехнического сооружения в период эксплуатации всего комплекса морских инженерных объектов и нефтегазопромыслового оборудования за счет повышения устойчивости гидротехнического сооружения;- improving the reliability and reducing the risk of loss of stability of the hydraulic structure during the operation of the entire complex of offshore engineering facilities and oil and gas equipment by increasing the stability of the hydraulic structure;

- снижение риска возникновения аварийных ситуаций, загрязнения окружающей среды по причине потери гидротехническим сооружением устойчивости и нарушения в связи с этим условий нормальной эксплуатации скважинного оборудования и трубопроводных нефтегазопромысловых систем.- reduction of the risk of emergencies, environmental pollution due to the loss of stability by the hydraulic structure and violation of the conditions of normal operation of downhole equipment and pipeline oil and gas field systems.

Поставленная задача решается тем, что в способе эксплуатации гидротехнического сооружения после постановки на морское дно, предусматривающем погружение сооружения путем принятия сооружением балласта с установкой на грунтовое основание морского дна, согласно изобретению в грунте морского дна вне зоны постановки сооружения размещают электроды, которые соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, устанавливают сооружение на морское дно, после чего элемент конструкции сооружения (корпус и/или заглубляемые изолируемые элементы) подключают к положительному полюсу источника постоянного тока и пропускают электрический ток, обеспечивающий осмотическое движение поровой воды в грунте в направлении от грунтового основания сооружения и формирование в зоне постановки сооружения области пониженной водонасыщенности (консолидации) грунта. Электрический ток отключают после завершения консолидации грунтового основания, когда поровое давление в грунтовом основании станет равным или близким к нулю.The problem is solved in that in the method of operating a hydraulic structure after setting on the seabed, which immerses the structure by taking the ballast with the structure and installing it on the soil base of the sea bottom, according to the invention, electrodes are placed in the soil of the sea floor outside the zone of setting the structure, which are connected to the negative pole direct current source, install the structure on the seabed, after which the structural element of the structure (body and / or insulated buried elements) are connected to the positive pole of a direct current source and pass an electric current that provides osmotic movement of pore water in the soil in the direction from the soil base of the structure and the formation of a region of lowered water saturation (consolidation) of the soil in the installation zone of the structure. The electric current is turned off after the consolidation of the soil foundation is completed, when the pore pressure in the soil foundation becomes equal to or close to zero.

О завершении формирования области пониженного водонасыщения согласно изобретению судят по показаниям датчиков порового давления, установленным в грунтовом основании.The completion of the formation of the low water saturation region according to the invention is judged by the readings of the pore pressure sensors installed in the soil base.

Предлагаемый способ основан на использовании электроосмоса. Сущность его заключается в следующем.The proposed method is based on the use of electroosmosis. Its essence is as follows.

При обычном способе консолидации грунтового основания, особенно установленных сооружений на связных грунтах, консолидация происходит в течение нескольких лет, а иногда и десятков лет, что приводит к снижению несущей способности грунтового основания, так как значительная часть гравитации передается на грунтовую воду, создавая поровое давление, и только ее часть передается на скелет грунта, который сопротивляется сдвигу сооружения. Согласно изобретению, чтобы увеличить прочность грунта под фундаментами гравитационного сооружения, повысить силы трения по подошве фундамента, предлагается обеспечить ускоренный процесс консолидации с удалением не только свободной воды, но связанной, предлагается использовать электроосмос.With the usual method of consolidating a soil foundation, especially installed structures on cohesive soils, consolidation takes place over several years, and sometimes tens of years, which leads to a decrease in the bearing capacity of the soil base, since a significant part of the gravity is transferred to the ground water, creating pore pressure, and only part of it is transmitted to the skeleton of the soil, which resists the shear of the structure. According to the invention, in order to increase the strength of the soil under the foundations of the gravity structure, to increase the friction forces at the base of the foundation, it is proposed to provide an accelerated consolidation process with the removal of not only free water, but bound, it is proposed to use electroosmosis.

Для этого в грунт морского дна забивают (или на морском дне размещают) электроды, соединенные с отрицательным полюсом источника постоянного тока (генератора), а корпус сооружения и/или заглубляемые элементы соединяют с положительным полюсом того же генератора.For this, electrodes connected to the negative pole of a direct current source (generator) are driven into the soil of the seabed (or placed on the seabed), and the building body and / or buried elements are connected to the positive pole of the same generator.

1. В результате физико-химических процессов, происходящих под действием постоянного электрического тока, вокруг анода под корпусом сооружения образуется зона пониженной водонасыщенности, а у поверхности катода увеличивается влажность и создается зона повышенного водонасыщения грунта вне зоны гравитационного сооружения. Свободная вода, скопившаяся около катода, может удаляться с помощью иглофильтра. В результате происходит существенное ускорение процесса консолидации грунта, которая может происходить всего за несколько дней, и повышение прочности грунта, что обеспечивает повышение устойчивости сооружения при меньших массогабаритных размерах сооружения и меньшем количестве балласта. Причем электрический ток пропускают в направлении, совпадающем с направлением движения поровой воды под действием гравитационной составляющей от сооружения, что приводит к ускоренному отжатию воды из грунтового основания, ускорению процесса консолидации.1. As a result of physicochemical processes occurring under the influence of direct electric current, a zone of reduced water saturation is formed around the anode under the building’s body, and humidity increases near the surface of the cathode and a zone of increased water saturation of the soil is created outside the zone of the gravity structure. Free water that has accumulated near the cathode can be removed using a needle filter. As a result, there is a significant acceleration of the process of soil consolidation, which can occur in just a few days, and an increase in the strength of the soil, which provides increased stability of the structure with smaller overall dimensions of the structure and less ballast. Moreover, electric current is passed in the direction coinciding with the direction of movement of the pore water under the action of the gravitational component from the structure, which leads to an accelerated squeezing of water from the soil base, accelerating the consolidation process.

Для повышения эффективности процесса консолидации постоянный электрический ток пропускают импульсами и с изменением направления движения электрического тока, создавая динамические нагрузки на поровую воду, что позволяет «срывать» воду с частиц грунта.To increase the efficiency of the consolidation process, direct electric current is passed by pulses and with a change in the direction of electric current, creating dynamic loads on pore water, which allows you to "tear off" water from soil particles.

Благодаря такой совокупности признаков, находящихся в функциональном единстве, обеспечивается новый, ранее не достигавшийся ни в прототипе, ни в других известных решениях эффект, состоящий в снижении трудоемкости и энергозатрат, массы сооружения, а также расхода балласта при одновременном повышении надежности эксплуатационных свойств гидротехнического сооружения на морском дне в сложных природных условиях.Thanks to this combination of features that are in functional unity, a new effect is achieved that has not been previously achieved either in the prototype or in other known solutions, which consists in reducing the complexity and energy consumption, mass of the structure, as well as ballast consumption while improving the reliability of the operational properties of the hydraulic structure at seabed in difficult environmental conditions.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показаны основные узлы гидротехнического сооружения и элементы, обеспечивающие реализацию предлагаемого способа. Изображенная на фиг.1 ситуация соответствует моменту прихода гидротехнического сооружения на точку перед началом его постановки на морское дно.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the main nodes of the hydraulic structures and elements that ensure the implementation of the proposed method. The situation depicted in FIG. 1 corresponds to the moment the hydraulic structure arrived at the point before it was placed on the seabed.

На фиг.2 приведена схема размещения электродов для проведения электроосмоса; на фиг.3 показаны основные узлы гидротехнического сооружения и схема организации электроосмоса перед началом эксплуатации, приведена схема формирования зоны пониженного водонасыщения под основанием гидротехнического сооружения с помощью электроосмоса.Figure 2 shows the layout of the electrodes for electroosmosis; figure 3 shows the main nodes of the hydraulic structure and the organization of electroosmosis before operation, shows a diagram of the formation of the zone of low water saturation under the base of the hydraulic structure using electroosmosis.

Гидротехническое сооружение содержит (фиг.1) опорный корпус 1, который выполнен (полностью или частично с установленным электродом) из электропроводящего материала. На опорном корпусе установлено верхнее строение 2 с источником постоянного тока 3. В нижней части корпуса размещены заглубляемые элементы электроды-аноды 8. Заглубляемые элементы, как и корпус сооружения, также выполняются полностью или частично из электропроводящего материала. Корпус 1, а также заглубляемые элементы 8, являются анодом. На верхнем строении гидротехнического сооружения размещают источник постоянного тока (генератор) 3. На морском дне размещают электроды-катоды типов 4 или 5. Катоды могут быть гравитационными 4 либо свайными 5. Тип анода выбирается в зависимости от комплекса гидрогеологических условий в зоне постановки сооружения на морское дно. Катоды размещают (фиг.2) равномерно вокруг гидротехнического сооружения за пределами зоны его постановки. Расстояние между анодами определяется в зависимости от выбранных условий процесса электроосмоса с учетом комплекса гидрогеологических условий в зоне постановки сооружения на морское дно. Катоды между собой соединены (фиг.3) электрокабелем 6, который, свою очередь, соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока 3. С положительным полюсом источника постоянного тока 3 с помощью электрокабеля 7 соединяют корпус 1 сооружения или электроды-аноды.The hydraulic structure contains (Fig. 1) a support housing 1, which is made (in whole or in part with an electrode installed) of an electrically conductive material. The upper building 2 with a direct current source 3 is installed on the support building. In the lower part of the housing are buried elements-electrodes-anodes 8. The buried elements, like the building’s body, are also made completely or partially from electrically conductive material. The housing 1, as well as the buried elements 8, are the anode. A direct current source (generator) is placed on the upper structure of the hydraulic structure. 3. Electrodes-cathodes of types 4 or 5 are placed on the seafloor. The cathodes can be gravitational 4 or pile 5. The type of anode is selected depending on the complex of hydrogeological conditions in the zone where the structure is placed on the sea bottom. The cathodes are placed (figure 2) evenly around the hydraulic structure outside the zone of its setting. The distance between the anodes is determined depending on the selected conditions of the process of electroosmosis, taking into account the complex of hydrogeological conditions in the zone of placing the structure on the seabed. The cathodes are interconnected (Fig. 3) by an electric cable 6, which, in turn, is connected to the negative pole of the direct current source 3. With the positive pole of the direct current source 3, the building 1 or the anode electrodes are connected using the electric cable 7.

Изобретение реализуется следующим образом.The invention is implemented as follows.

В стационарных заводских условиях (например, сухом доке) осуществляют подготовку гидротехнического сооружения к транспортировке на точку постановки.In stationary factory conditions (for example, a dry dock), the hydraulic structure is prepared for transportation to the setting point.

Для этого в стационарных условиях на верхнем строении гидротехнического сооружения размещают источник постоянного тока (генератор) и выполняют монтаж электрокабеля для установления электрической связи положительного полюса источника постоянного тока с элементами конструкции сооружения (корпусом и/или заглубляемыми в грунт морского дна электродами-анодами). Также готовят и размещают в соответствии с установленными требованиями комплект катодов и дополнительный запас электрокабеля для их соединения между собой, а также с источником постоянного тока.To do this, in stationary conditions, a direct current source (generator) is placed on the upper structure of the hydraulic structure and an electric cable is installed to establish the electrical connection of the positive pole of the direct current source with structural elements of the structure (the case and / or anode electrodes buried in the seabed). A set of cathodes and an additional supply of electric cable for their connection with each other, as well as with a direct current source, are also prepared and placed in accordance with established requirements.

После прихода платформы на точку проводят подготовку для ее установки на морское дно.After the platform arrives at the point, preparations are made for its installation on the seabed.

Для этого за пределами зоны постановки сооружения на морском дне размещают комплект катодов. В зависимости от типа катодов и комплекса гидрогеологических условий в зоне постановки сооружения на морское дно они устанавливаются с помощью сваебойного оборудования (свайные катоды) либо непосредственно опускаются на морское дно (гравитационные катоды).For this, a set of cathodes is placed on the seabed outside the zone of setting the structure. Depending on the type of cathodes and the complex of hydrogeological conditions in the zone where the structure is placed on the seabed, they are installed using piling equipment (pile cathodes) or directly lowered to the seabed (gravity cathodes).

Расстояние между катодами определяют в зависимости от выбранных условий процесса электроосмоса с учетом комплекса гидрогеологических условий в зоне постановки сооружения на морское дно.The distance between the cathodes is determined depending on the selected conditions of the process of electroosmosis, taking into account the complex of hydrogeological conditions in the area where the structure is placed on the seabed.

Катоды между собой соединяют с помощью электрокабеля, который подключают к отрицательному полюсу источника постоянного тока.The cathodes are interconnected using an electric cable, which is connected to the negative pole of the DC source.

После этого с помощью балласта постепенно погружают сооружение до установления контакта заглубляемых элементов с морским дном, а затем, продолжая балластировку, задавливают аноды в грунтовое основание на заданную глубину до полного контакта днища фундамента.After that, with the help of ballast, the structure is gradually immersed until the contact of the buried elements with the seabed is established, and then, continuing the ballasting, the anodes are crushed into the soil base to a predetermined depth until the base of the foundation is completely in contact.

Об установлении полного контакта судят, например, с помощью специальных контактных датчиков давления, установленных в нижней части подошвы фундамента. Целесообразно в этот момент провести работы по выравниванию положения сооружения с целью обеспечения более плотного и равномерного контакта плиты фундамента с морским дном. Плотный контакт плиты фундамента с морским дном обеспечивает более эффективное протекание электроосмоса.The establishment of full contact is judged, for example, using special contact pressure sensors installed in the lower part of the base of the foundation. It is advisable at this moment to carry out work to align the position of the structure in order to ensure a more dense and uniform contact of the foundation plate with the seabed. The tight contact of the foundation plate with the seabed provides a more efficient course of electroosmosis.

Поддержание сооружения в требуемом положении необходимо из-за действия подводных течений, которые стремятся сместить сооружение с точки постановки. Такое поддержание можно обеспечить любым известным способом, например с помощью установленных на днище корпуса сооружения, выступающих ниже заглубляемых элементов и погружаемых в грунт морского дна нескольких штырей-фиксаторов.Maintaining the structure in the required position is necessary due to the action of underwater currents, which tend to displace the structure from the point of setting. Such support can be provided by any known method, for example, by means of the structures installed on the bottom of the building’s hull protruding below the buried elements and plunged into the soil of the seabed by several locking pins.

После установления контакта плиты фундамента с морским дном включают источник постоянного тока и начинают процесс электроосмоса.After the contact of the foundation plate with the seabed is established, the direct current source is switched on and the process of electroosmosis is started.

При этом возможны две схемы организации такого процесса.In this case, two schemes are possible for organizing such a process.

В первом случае к положительному полюсу источника тока может быть подключен корпус сооружения. Данная схема является наиболее простой, поскольку для ее реализации можно использовать штатную систему электрохимической защиты (ЭХЗ) сооружения от коррозии, которой оборудуется каждое морское гидротехническое сооружение. Однако при такой схеме эффективность электроосмоса будет невысокой из-за больших утечек тока на пути от корпуса к электродам, установленным на некотором расстоянии от сооружения.In the first case, the building body can be connected to the positive pole of the current source. This scheme is the simplest, because for its implementation it is possible to use the standard system of electrochemical protection (ECP) of the structure against corrosion, which is equipped with every marine hydraulic structure. However, with such a scheme, the efficiency of electroosmosis will be low due to large leakage currents on the way from the casing to the electrodes installed at a certain distance from the structure.

Поэтому для повышения эффективности электроосмоса, сокращения времени и энергозатрат на формирование под основанием сооружения зоны пониженной водонасыщенности грунта целесообразно в качестве анода использовать заглубляемые элементы электроды-аноды и соединять с ними положительный полюс источника тока.Therefore, to increase the efficiency of electroosmosis, reduce the time and energy consumption for forming, under the base of the construction, a zone of lowered water saturation of the soil, it is advisable to use buried elements, electrode-anodes, and connect the positive pole of the current source with them.

В результате пропускания между электродами электрического тока происходит направленное движение воды в грунте морского дна, как свободной, так и связанной от анода к катоду с формированием в зоне катода области повышенного водонасыщения (повышенного порового давления).As a result of passing electric current between the electrodes, there is a directed movement of water in the seabed soil, both free and connected from the anode to the cathode, with the formation of a region of increased water saturation (increased pore pressure) in the cathode zone.

Пониженное в результате уменьшения водонасыщенности поровое давление существенно повышает прочность грунта. Повышение прочности грунта приводит к снижению массы сооружения и балласта для обеспечения устойчивости сооружения. Вода, поступившая к катоду, может быть откачана с помощью иглофильтра.Pore pressure reduced as a result of a decrease in water saturation significantly increases the strength of the soil. Increasing the strength of the soil leads to a decrease in the mass of the structure and ballast to ensure the stability of the structure. Water entering the cathode can be pumped out using a needle filter.

Таким образом, при пропускании постоянного электрического тока между электродами значительно повышается прочность грунтового основания и вся нагрузка передается на скелет грунта при нулевом значении порового давления.Thus, by passing a constant electric current between the electrodes, the strength of the soil base increases significantly and the entire load is transferred to the soil skeleton at zero pore pressure.

Для получения максимального эффекта от повышения несущей способности грунтового основания окончательную балластировку сооружения и установку его на морское дно целесообразно проводить после завершения формирования под основанием сооружения области пониженного водонасыщения. Об этом можно судить, например, с помощью датчиков порового давления (по уменьшению и последующей стабилизации их показаний).To obtain the maximum effect of increasing the bearing capacity of the soil base, the final ballasting of the structure and its installation on the seabed should be carried out after the formation of a region of reduced water saturation under the base of the structure. This can be judged, for example, using pore pressure sensors (by reducing and subsequently stabilizing their readings).

Повышение несущей способности грунта (повышение прочности грунтового основания) во время постановки сооружения на морское дно позволяет отказаться от дополнительной балластировки опорного блока, в результате чего снижаются объемы балластных цистерн и размеры опорного блока.Increasing the bearing capacity of the soil (increasing the strength of the soil base) during the installation of the structure on the seabed allows you to abandon the additional ballasting of the support block, resulting in reduced volumes of ballast tanks and the size of the support block.

Кроме этого, повышение прочности грунта описанным способом позволяет обеспечить надежную эксплуатацию сооружения на континентальном шельфе при неблагоприятных характеристиках грунта факторов внешней среды (лед, жесткое волнение). Это в отличие от известных решений позволяет обеспечить проектную устойчивость морского сооружения к воздействию комплекса факторов внешней среды в районах шельфа замерзающих морей.In addition, increasing the strength of the soil in the described way allows us to ensure reliable operation of the structure on the continental shelf with unfavorable soil characteristics of environmental factors (ice, hard waves). This, in contrast to the known solutions, allows ensuring the design stability of the offshore structure to the effects of a set of environmental factors in the shelf areas of freezing seas.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет расширить диапазон глубин (в сторону значительного увеличения их значения), на которых возможно эффективное использование гравитационных сооружений.Thus, the application of the proposed method allows you to expand the range of depths (in the direction of a significant increase in their value) at which the effective use of gravity structures is possible.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».The analysis of the prior art showed that the claimed combination of essential features set forth in the claims is unknown. This allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию «изобретательский уровень» проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».To verify the conformity of the claimed invention with the criterion of "inventive step", an additional search was carried out for known technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed technical solution from the prototype. It is established that the claimed technical solution does not follow explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

Описанное выше новое, промышленно применимое техническое решение представляет собой единый изобретательский замысел, отвечает, на наш взгляд, критерию изобретательского уровня, в связи с чем предлагается к правовой охране патентом на изобретение.The new, industrially applicable technical solution described above represents a single inventive concept, which, in our opinion, meets the criterion of an inventive step, in connection with which a patent for an invention is proposed for legal protection.

Claims (7)

1. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения, устанавливаемого на морское дно, предусматривающий погружение сооружения путем принятия сооружением балласта и постановку основания сооружения на морское дно, отличающийся тем, что на морском дне вне зоны постановки сооружения размещают электроды, которые соединяют с отрицательным полюсом источника постоянного тока, погружают сооружение балластированием корпуса платформы до обеспечения расчетного контакта подошвы фундамента корпуса платформы с морским дном, после чего элемент конструкции сооружения подключают к положительному полюсу источника постоянного тока и пропускают электрический ток, обеспечивающий формирование в зоне взаимодействия фундамента с грунтовым основанием области пониженного водонасыщения грунта, обеспечивая консолидацию грунтового основания платформы, по завершении которой электрический ток отключают.1. The method of consolidation of the soil base of a hydraulic structure installed on the seabed, involving immersion of the structure by adopting the ballast structure and setting the foundation of the structure on the seabed, characterized in that electrodes are placed on the seabed outside the setting zone of the structure, which are connected to the negative pole of the constant source current, immerse the structure with ballasting of the platform body until the design contact of the base sole of the platform body with the seabed is ensured then the structural element of the structure is connected to the positive pole of the direct current source and electric current is passed, which ensures the formation of a region of reduced soil water saturation in the zone of interaction of the foundation with the soil base, ensuring the consolidation of the soil base of the platform, after which the electric current is turned off. 2. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения по п.1, отличающийся тем, что к положительному полюсу источника постоянного тока подключают корпус сооружения.2. The method of consolidation of the soil base of a hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the body of the structure is connected to the positive pole of the direct current source. 3. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения по п.1, отличающийся тем, что к положительному полюсу источника постоянного тока подключают заглубляемые электроды, расположенные под корпусом сооружения.3. The method of consolidation of the soil base of a hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the buried electrodes located under the building body are connected to the positive pole of the direct current source. 4. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения по п.1, отличающийся тем, что к отрицательному полюсу источника постоянного тока подключают электроды, расположенные на некотором расстоянии от корпуса сооружения.4. The method of consolidation of the soil base of a hydraulic structure according to claim 1, characterized in that electrodes located at a certain distance from the structure body are connected to the negative pole of the direct current source. 5. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения по п.1, отличающийся тем, что электрический ток пропускают в направлении, совпадающем с направлением движения поровой воды под действием гравитационной составляющей от сооружения.5. The method of consolidation of the soil foundation of a hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the electric current is passed in the direction coinciding with the direction of movement of the pore water under the action of the gravitational component from the structure. 6. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения по п.1, отличающийся тем, что электрический ток пропускают импульсами.6. The method of consolidation of the soil base of a hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the electric current is transmitted by pulses. 7. Способ консолидации грунтового основания гидротехнического сооружения по п.1, отличающийся тем, что о завершении формирования области пониженного водонасыщения грунтового основания судят по показаниям датчиков порового давления. 7. The method of consolidation of the soil base of a hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the completion of the formation of a region of reduced water saturation of the soil base is judged by the readings of the pore pressure sensors.
RU2013151291/13A 2013-11-19 2013-11-19 Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure RU2558442C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151291/13A RU2558442C1 (en) 2013-11-19 2013-11-19 Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151291/13A RU2558442C1 (en) 2013-11-19 2013-11-19 Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013151291A RU2013151291A (en) 2015-07-20
RU2558442C1 true RU2558442C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53611219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013151291/13A RU2558442C1 (en) 2013-11-19 2013-11-19 Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558442C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628348C2 (en) * 2015-08-11 2017-08-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск" Method for consolidation of ground base of hydrotechnical structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU237710A1 (en) * П. Н. Ерофеев, А. И. Котов , Я. Я. Мотузов METHOD OF SECURING OR GROUND SOIL
SU1206368A1 (en) * 1984-06-08 1986-01-23 Ленинградский Институт Водного Транспорта Method and apparatus for reconstructing a mooring pier on clayey foundation
US4623433A (en) * 1984-02-03 1986-11-18 Societe Responsabilite Limitee REP MARINE les Rochereaux Process for orienting and accelerating the formation of concretions in a marine environment
SU1437466A1 (en) * 1987-02-05 1988-11-15 Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова Method and submersible structure for construction of embedded hydraulic engineering facility
SU1634755A1 (en) * 1988-07-19 1991-03-15 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа Method of compacting base

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU237710A1 (en) * П. Н. Ерофеев, А. И. Котов , Я. Я. Мотузов METHOD OF SECURING OR GROUND SOIL
US4623433A (en) * 1984-02-03 1986-11-18 Societe Responsabilite Limitee REP MARINE les Rochereaux Process for orienting and accelerating the formation of concretions in a marine environment
SU1206368A1 (en) * 1984-06-08 1986-01-23 Ленинградский Институт Водного Транспорта Method and apparatus for reconstructing a mooring pier on clayey foundation
SU1437466A1 (en) * 1987-02-05 1988-11-15 Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова Method and submersible structure for construction of embedded hydraulic engineering facility
SU1634755A1 (en) * 1988-07-19 1991-03-15 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам освоения нефтяных и газовых ресурсов континентального шельфа Method of compacting base

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628348C2 (en) * 2015-08-11 2017-08-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча шельф Южно-Сахалинск" Method for consolidation of ground base of hydrotechnical structure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013151291A (en) 2015-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7053623B2 (en) Structural foundation
US10253475B2 (en) Construction device and method for offshore wind turbine foundation with piling performed later
Tjelta The suction foundation technology
JP2017503101A5 (en)
CN105940169A (en) High-pressure fluid storage system and construction method therefor
Ding et al. Soil reinforcement experiment inside large-scale bucket foundation in muddy soil
AU2015230478A1 (en) Hollow cylindrical pier for fixing offshore platform structure to bed and method of installing and constructing same
CN111456075A (en) Pile barrel composite truss type offshore wind turbine foundation and construction process thereof
CN110158637A (en) Offshore wind farm bucket foundation constructing structure and construction method
Micic et al. Electrokinetic strengthening of marine clay adjacent to offshore foundations
RU2558442C1 (en) Method of consolidation of soil base of hydraulic engineering structure
CN102888847A (en) Construction method free from lowering water level for local deep foundation pit of elevator shaft
CN110387898A (en) Water level management open caisson posture method in low-permeability soil layer cabin
CN104895034A (en) Suction pile bottom hull type self-lifting platform and installation method
KR20230058418A (en) Foundation for structure and method of installing it
Rittirong et al. Electro-osmotic stabilization
US3961489A (en) Method for placing a floating structure on the sea bed
RU2628348C2 (en) Method for consolidation of ground base of hydrotechnical structure
RU2487975C1 (en) Method to install hydraulic engineering structure onto sea bottom
KR101462095B1 (en) Method for penetrating suction pile at shallow water depth
Liu et al. Improvement of marine sediment by combined electrokinetic and chemical treatment
CN220725172U (en) Rock-socketed gravity type fan foundation
Kim et al. Field Trials of Suction-Assisted Installation of Circular Steel Pipe Cofferdam in Silty Sand
SU107826A1 (en) Support of a rack of the basis of a sea oil rig
EP2189576A1 (en) Foundation system for marine structures in deep water

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151120

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170206

RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20170517