浅析大港油田人工岛结构

【摘要】大港油田已建人工岛有埕海1-1人工岛和埕海2-2人工岛，根据人工岛的功能需求和安全稳定性要求，分析了人工岛的围埝结构、船舶应急停靠点结构、消防取水结构以及管线上岸结构等，满足了滩海油气高效开发需求。为今后滩海其他开发区块类似海工构筑物的结构设计提供了借鉴和参考。

【关键词】滩海；人工岛；结构

1.概述

我国渤海湾浅海区域蕴藏着丰富的石油天然气资源，大港油田滩海油气田开发采用修建进海路和人工岛的方式[1]。目前，大港滩海已建人工岛有两座，埕海1-1人工岛和埕海2-2人工岛。埕海1-1人工岛位于河北省黄骅市季家堡村东约5.5km处的滩海区，海图水深0.5m，通过5.4km进海路与陆地相连，进海路总体垂直海岸线东偏北方向，人工岛的实用面积为140m×140m[2-3]。埕海2-2人工岛位于河北省黄骅市张巨河村东附近海域，海图水深约0.9m，通过新建4.2km进海海与陆地相连。进海路总体垂直海岸线东偏北5°，人工岛的实用面积为110m×140m[4]。

大港滩海油田海底坡度平缓；水浅，潮差大，风暴潮频繁，无全天通行航道；海床表层为厚3～4m蠕动流塑性淤泥，承载力低[5-6]，稳定性差，回淤严重；冬季气温低，有浮冰和冰坝，冰情严重；海滩鱼、虾池密布，鱼网纵横交叉，对海上交通造成严重影响。

2.埕海1-1人工岛结构分析

埕海1-1人工岛中间的陆域通过四周围埝合拢，抛填中粗砂，填土压实并回填碎石形成，设计岛面高程+4m；井场挡浪墙外侧设有6.3m宽的环形通道，与进海路连接。人工岛四侧围埝结构型式为：东侧和北侧围埝采用桩基承台抛石斜坡堤组合结构，南侧围埝采用箱筒型基础围埝结构兼做船舶应急停靠点，西侧围埝采用抛石斜坡堤人工护面块体结构。

2.1人工岛围埝结构

西侧基本不受波浪作用，围埝采用传统的抛石斜坡堤人工护面块体结构，其结构由砂垫层、塑料排水板、堤心石、外侧护底石、垫层块石、人工护面块体、内侧混合倒滤层、袋装压载土、混凝土路缘块体、浆砌块石胸墙、路面结构（作为上码头车辆的通道）组成。挡浪墙高程+5.5m。

东侧和北侧为强浪向，挡浪墙会承受较大的波浪荷载，为保持挡浪墙的稳定性，现浇挡浪墙用桩基承台支撑，故采用桩基抛石斜坡堤组合结构。其结构由砂垫层、塑料排水板、堤心石、外侧护底石、垫层块石、人工护面块体、内侧混合倒滤层、灌注桩台、挡浪墙组成。挡浪墙高程+9m。

2.2南侧箱筒型基础围埝结构兼做船舶应急停靠点

人工岛南侧围埝采用箱筒型基础结构，共8组，钢箱筒基础长22.8m、宽22.8m。南侧围埝长163.5m，船舶停靠点面层顶高程+3.5m，顶面18.2m宽的面层，前沿海底泥面高程为-2.8m，后侧挡浪墙顶高程+6.5m。结构断面为处理的地基基础、箱筒型基础结构、护底软体排土工结构、H型混凝土空心方块、混凝土盖板、面层、附属设施、回填块石、抛石棱体、混合倒滤层、挡浪墙（如图1所示）。

2.3东侧防波堤上部圆筒兼做消防贮水罐

为了对南侧的船舶临时停靠点形成掩护，防止E、NE强浪对其直接作用，在东侧建造了防波堤。防波堤结构的钢箱筒基础部分与南侧围埝结构的箱筒型基础部分相同，结构组成包括处理的地基基础、箱筒型基础结构、护底块石、上部的现浇混凝土圆筒。防波堤长47.4m，上部砼大圆筒顶高程+5.6m。采用了2组钢箱筒基础。

箱筒型基础盖板上现浇混凝土大圆筒兼做消防储水罐，每块盖板上有两个混凝土圆筒，共四个圆筒，南北方向依次布置。每个大圆筒外径10.5m，内径9.90m，高7.90m。每组箱筒型基础结构上的两个圆筒接近底部处分别由两根钢管连通，中间的两个圆筒不连接。中间的两个圆筒底部设置吸水坑，顶部安装消防泵。建好的工程结构如图2示。

2.4管线上岸結构

人工岛南侧围埝西端为箱筒型基础结构上的大型混凝土空心方块的直立岸壁，承载力较高，后期的沉降变形很小，适宜于管线直立上岛，便于海底管道敷设。因此管线上岛充分利用了南侧围埝的西端直立岸壁结构。箱筒型基础结构沉降均匀稳定，且南侧围埝的西端是直立岸壁结构的特点，采用悬挂式海底油管上岛方式；在南侧围埝直立岸壁结构西端的空心方块箱壁上安装预制好的钢筋混凝土悬吊板，并在浇注悬吊板时预埋钢板和螺栓来实现固定管线；空心方块长22米，高5.5米，顶部为1米厚混凝土面层，在空心方块顶部铺设管沟，管沟穿南侧挡浪墙进入井场内。施工简单，结构安全可靠。

3.埕海2-2人工岛结构分析

埕海2-2人工岛中间的陆域通过四周围埝合拢，井场内回填分两层。岛内回填中粗砂和土，场地顶面铺设级配碎石至标高+4.5m。人工岛四侧围埝结构型式均为抛石斜坡堤结构，东侧和北侧挡浪墙高程为+7m，南侧挡浪墙高程为+6.0m，西侧挡浪墙高程为+5.5m，在人工岛西南角建造一船舶临时停靠点，南北长46.3m，东西宽22.8m，顶面高程+3.5m。

3.1人工岛围埝结构

埕海2-2人工岛四侧围埝结构都采用了抛石斜坡堤结构，挡浪墙采用了允许少量越浪方案，将挡浪墙后8m范围设定为溅浪区，面层呈斜坡，用混凝土板防护，并设置排水沟，围埝顶面包括堤肩、挡浪墙、排水沟带和混凝土面板斜坡带。挡浪墙后8m范围设定为溅浪区，面层呈斜坡，用混凝土板防护，并设置排水沟。

由于东侧和北侧为强浪向，堤身和上部的挡浪墙会承受较大的波浪荷载，为保持堤身和挡浪墙的稳定性，人工护面块体和挡浪墙的尺度均较大。北侧和东侧围埝堤上的挡浪墙底宽5.0m，顶标高为+7.0m，堤心石为10～100kg的块石，人工护面块体为一层3吨重的扭王字块体；南侧挡浪墙底宽3.5m，顶标高为+6.0m，堤心石为10～100kg的块石，人工护面块体为一层1.5吨重的扭王字块体；西侧挡浪墙底宽1.5m，顶标高为+5.5m，抛石堤的堤心石为10～100kg的块石，人工护面块体采用1吨重的四脚空心方块。

人工岛西南角建造一小型应急船舶停靠点，该场所南北长46.3m，东西宽22.8m，顶面高程+3.5m，采用箱筒型基础结构和空心方块结构建造，在其西北侧墙上预埋管线上岸构件，南侧和西南侧墙供船舶停靠，设置管线上岸结构，具体与埕海1-1人工岛相应结构一致。

3.2新型消防取水结构

利用埕海2-2人工岛的抛石体围埝结构，设计出一种新型消防取水结构，包括集水井和集水箱涵。利用围埝毛石缝隙中的海水通过集水箱涵流入集水井中，集水井上部安装消防水泵及阀门结构，达到消防用水需要。同时，消防系统位于南侧挡浪墙内侧的肩台上，不占用岛内使用面积，施工简便、快速。

埕海2-2人工岛南侧围埝堤挡浪墙内侧布置了两套消防取水结构。每套结构总长34.0m，两结构中心相距57.5m，结构端头相距23.5m。集水井结构为一预制混凝土箱体，外边长4.0m，壁厚0.40m；在底板上1.0m高度的四面侧壁上设有透水孔，透水孔宽0.2m，中心间距0.6m。沿围埝堤挡浪墙轴线方向，在集水井结构的两侧各布置15.0m长的集水箱涵结构，两侧侧壁和顶板上设有直径0.2m的透水孔。

4.结论

本文对埕海1-1人工岛和2-2人工岛的围埝结构和新型消防储水结构、管线上岸结构以及船舶临时停靠结构进行了详细分析，工程结构安全可靠，施工方便，节约投资和工期，符合安全环保的要求，满足油气开发需要。同时这些创新海工结构值得以后类似人工岛工程建设参考和借鉴。

参考文献

[1]孟昭瑛，杨树耕，任贵永，等.浅海人工岛整体结构分析[J].中国海洋平台，1994，9（Z1）：268-271.

[2]王光奇，李健，邵文静，等.埕海一号人工岛防波堤结构兼做消防储水罐应用分析[C]，渤海湾浅海油气田开发工程技术论文集.丽江：石油工业出版社，2008：323-328.

[3]谢燕春，曲昌萍，杨振良，邵文静，董月洲.埕海一号人工岛工程设计优化分析[C]，渤海湾浅海油气田开发工程技术论文集.丽江：石油工业出版社，2008：338-344.

[4]杨振良，崔悦.埕海2-2人工岛消防取水结构优化及应用[C]，海洋石油工程技术论文集.珠海：中國石化出版社，2011：151-154.

[5]李健，曲昌萍，别社安.滩海人工岛新型储水结构研究[J].化工管理，2014，9（26）：113-114.

[6]纪作民，庞玉宝，张宝增，等.中国浅海石油开发人工岛设计与建造[J].中国海洋平台，1996，11（6）：272-275.

作者简介

邵文静，女，1984年6月出生，2006年中国石油大学（华东）海洋工程专业毕业，工程师。