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）

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，由于該海域海岸蝕退加劇和海區自然條件復雜，嚴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。本文通過對該海域蝕退狀況、已建工程現狀的調查分析，提出了已建工程防護加固和待建工程設計方案優化的研究對策與思路，使海油陸采工程建設少走彎路，使工程更為經濟適用，安全可靠，從而充分滿足原油勘探開發的需要。

關鍵詞：海工路；人工島；物模試驗；數值模擬

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

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等深線以內的水域面積達4800km2。區域內油氣資源豐富，道路縱橫交錯，交通便利。

該海域屬于溫帶海洋性風氣候。該海域全年大于6級以上日數為137.5天，發生頻率為7.11%，在水區極易形成強烈的風暴潮災害。根據地質剖面圖，海底地層均由黃河三角洲第四紀海相、陸相、新近沉積的淤泥質土、粘性土、粉土及砂土構成，分布較穩定。

2　孤東采油廠海工路及人工島工程現狀

采油廠在該海區已建成海工路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的墾東405工程、新灘海區的墾東110等工程。現將這些工程的現狀及進展情況詳述如下：

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KD402兩個人工島，其中漿砌石護坡路段1460米，板樁路段1220米。人工島下部周圍采用板樁路結構形式，上部周圍在板樁路上現澆三層砼擋浪墻。

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構形式，人工島下部周圍采用板樁路結構形式，在板樁路結構內側澆筑C20階梯狀砼封閉，上部周圍在插板路上采用板板聯體結構。

2.3待建工程進展情況

待建的海油陸采工程有孤東海區的墾東405工程、新灘海區的墾東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，在風暴潮的襲擊和海洋流場的共同作用下，各個海油陸采工程不同程度的出現了問題，嚴重影響著人員的安全和正常的生產運行。具體有以下幾點：（1）海工路上頻繁的發生漫水和越浪，給交通帶來嚴重的安全隱患，人工島會發生土方大量流失現象，危及人工島結構穩定。（2）潮流淘刷海工路根部，造成基礎懸空路面破壞。（3）沉降、脫坡、塌陷嚴重。（4）老化、凍融破壞嚴重。

3.2海油陸采工程存在問題的原因

產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：（1）在工程設計方面，海工路和人工島采用的標準普遍偏低。（2）自然環境方面，如前所述，對工程是相當不利的。（3）海岸蝕退方面，除入海口門小范圍淤積外，其它廣大海區均表現為蝕退。（4）老化、凍融及拋石、扭工體流失嚴重，常造成工程的損壞和基礎懸空。

4　海油陸采工程技術研究內容

鑒于海油陸采工程存在上述問題，我們進行技術研究的具體目標是：（1）海油陸采工程的結構和防護能夠抵御重現期為25年一遇的風暴潮標準，在使用期內，工程安全穩定。（2）在經濟指標方面，同水深條件下比已建工程節約投資10%-30%。（3）施工方便，縮短工期。為達到上述目標，研究的內容如下：

4.1孤東及新灘海域基礎資料收集、整理、調查與分析

孤東及新灘海域已經進行了長期的水文、氣象觀測和大量的基礎研究，在收集、整理這些資料的基礎上，進一步進行孤東及新灘海岸蝕退趨勢的研究，重點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已建工程穩定性及長期穩定性研究

該項研究的主要內容是對海工路在海床未蝕退時、海床蝕退到使用期內極限厚度時的路體進行穩定性計算，對路體兩側拋石、砼異型塊體的穩定性進行計算與試驗；對人工島工程結構穩定性的研究，也是通過計算與試驗，在海床未蝕退時、海床蝕退到使用期內極限厚度時，分別研究人工島周圍圍護結構的穩定性和拋石及砼異型塊體的穩定性。通過這些研究，可以對這些已建工程進行安全評估，為工程今后的使用和加固提供依據。

4.3通過物理模型試驗進行海工路斷面結構優化研究

海工路斷面結構形式。海工路斷面結構形式主要有以下4種：（1）拋石、砼異型塊體類。（2）直立路心結構，包括聯體板樁類、P H C高強砼管樁類、沉井等多種形式，是海工路中常用的形式。（3）基礎護坡類斷面結構，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、三類斷面結構結合，水深較大時以這類斷面為主要結構形式。

4.4波浪—潮流共同作用下的各海工路周圍泥沙沖淤數值模擬

根據各工程區海域潮汐特點，既受外海潮波控制，又受到當地海域地形的影響，因此，在數模試驗研究中，計算范圍必須包括這些因素的影響。在本計算中，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流場的復合模型方法。針對各海工路及人工島的海況條件，確定泥沙沖淤計算的數學模型基本方程式中的各個參量，然后計算工程使用后1年、5年和10年、25年期間泥沙累積沖淤情況共4組工況。根據計算所得的沖淤情況，確定已建工程使用期間的維護措施，對待建工程的平面布置進行優化。

5　結束語

對于孤東、新灘海域海工路及人工島工程的建設和維護，通過以上分析研究過程，能夠更加科學合理地對已建成的海工路、人工島進行防護加固，對待建海油陸采工程的設計方案進行全面優化，使各項灘海建設工程做到安全可靠、技術先進、經濟實用、保護環境。

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。