非连续压载下黏土层中桩靴承载力变化规律*

王冬石 袁 烨 徐文祥 谭瑞龙 段梦兰

(1. 中海油田服务股份有限公司 河北三河 065201； 2. 复旦大学航空航天系 上海 200433；3. 湖南大学土木工程学院 湖南长沙 410082； 4. 中国石油大学(北京)海洋工程研究院 北京 102249)

1 问题的提出

自升式钻井平台拖航到指定位置后，须对平台进行预压载，将桩靴插入泥面以下一定深度。实际作业中平台所需的全部压载水分多次注入，每次之间会使压载重量维持一段时间不变，确认安全后方可继续注水进行下一步压载，即预压载是桩靴贯入—维持—贯入的非连续过程。然而，在某些上硬下软的地层(俗称“鸡蛋壳”地层)，由于桩靴的压强较大，需要穿过“鸡蛋壳”才能达到其额定的支撑反力，但在穿过“鸡蛋壳”时桩腿会发生快速沉降，即为 “穿刺”现象。

为了提高对软黏土地层海域的作业适应性，在更浅的地层获得足够大的地基承载力，某些新型自升式平台使用了面积较大的桩靴设计，也称“大脚”设计。大桩靴在提高软地层适应性的同时，可在较浅的地层获得足够的稳定性而避免穿透“鸡蛋壳”地层，降低了穿刺风险。虽然业界一般认为自升式钻井平台在均质黏土层中不会发生穿刺事故，但穿刺事故依旧时有发生，如：印尼Belida B WHP平台在插桩时发生了穿刺事故[1]，后续地质调查发现在预压载过程中黏土层产生了“人工硬层”而导致穿刺；南海某井位某大桩靴自升式钻井平台在黏土层预压载作业时也发生了穿刺事故，穿刺深度接近4 m，对平台结构造成了损伤。……