压入式桩基础水下防渔网保护罩的研究与应用

孙雪梅，翁强，张大为，方伟，高岳松

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

对于位于渔业作业区内的水下生产系统，为了避免渔网拖挂和落物冲击对水下生产设施的影响，都要对水下生产设施采用防渔网、防落物保护措施，除了建立海上限制区域以阻止托底渔网捕捞作业进入该区域外，另一个措施就是设置防渔网保护罩。保护罩在寿命期内要承受渔网载荷、波流载荷、地震载荷等。

位于浅水区及波流较大区域的防渔网保护罩受波流作用力的影响较大，此区域渔网保护罩的基础容易受到波流冲刷的影响，导致浅基础不适用于此类区域。本文对一种应用在渤海浅水区域的具有良好防冲刷效果且安装简易的防渔网保护罩进行了介绍。

1 渔网保护罩简介

1.1 渔网保护罩类型

针对需要进行防渔网设计的保护罩根据对结构物的不同影响分为三种类型：

渔网可滑过型保护罩（overtrawlable），可使渔网顺利滑过水下结构物的保护罩，不会对其造成影响；

渔业友好型保护罩（fishing friendly），一般情况下可方便渔网滑过，并且当渔网拖板被保护结构套住时方便解脱；

抗渔网挂住保护罩（Snagging），考虑渔网被水下结构物完全挂住且不能解脱，不会对保护罩造成影响。

按照保护罩和基础的关系可分为两种类型：

无基础式保护罩：水下设备、管线与基础设计为一体，用于防止自身沉降。保护罩可单独设计为一个整体，通过导向杆安装到基础上，与水下设备共用一个基础；

自带基础式保护罩：水下设备和管线等直接安装在海床上，保护罩后安装，保护罩需自带基础来保证自身的稳定性。

1.2 渔网载荷

若有完整且全面的项目所在海域渔业活动、渔船及拖网等相关数据，则可对该区域渔网载荷进行准确的判断。如果没有完整的相关数据，一般按照国际标准ISO 13628-1中对渔网载荷的规定进行设计，载荷见表1。规范中没有对“渔业友好型保护罩”的载荷进行定义，目前对于此种类型保护罩的设计，需要根据渔业调查报告进行载荷的确定。

表1 ISO 13628-1中有关渔网载荷规定

图1 无基础式保护罩

图2 自带基础（防沉板基础）式保护罩

图3 自带基础（吸力桩基础）式保护罩

2 压入式桩基础水下防渔网保护罩结构

2.1 防护结构功能简介

本项目位于渤海海域，处于渔业活动区内，水深约20m，需要保护的设备为水下三通阀门及法兰等设备，以上设备直接置于海床上，保护罩需自带桩基础，管线设备安装后安装保护罩。

由于生产期的操作维护需要潜水员进入保护罩内部，保护罩除了需具有防渔网、防落物功能外，还需设置潜水员可进入的通道。

2.2 防护结构组成简介

(1)顶面结构

顶面由型钢与钢管焊接组成，上面铺设钢格栅，起到防落物的作用。保护罩桩的入泥方式为压桩入泥，所以在保护罩吊装到泥面，完成自由入泥后，需要在顶面加载压块，压块均匀布置在保护罩顶面，使桩腿完成均匀入泥。所以顶面除了能抵抗落物冲击外，还需要抵抗压块的载荷。

(2)四周保护结构

四周保护结构主体采用钢管焊接而成，按照ISO 13628-1规定，钢管与水平面夹角需小于58°，保护罩为渔网可滑过式保护结构，钢管上面铺设有钢格栅。

(3)格栅

顶面、侧面均焊接有钢格栅，既具有防落物作用，又有效地防止渔网进入结构，且格栅具有可透视性，便于观察保护罩内部的设备情况。

(4)压入桩

保护结构的基础采用桩基础，且桩基础与保护结构设计为一体，采用压桩方式入泥，安装较传统打桩更便于施工，节约了生产成本。为了方便桩入泥，桩端部可根据土壤情况设计成斜切式或在桩端部开坡口，如图4所示。本项目桩端部采用的桩端部开坡口形式。

(5)防沉板

保护结构四角设置了防沉板，有效地降低桩的过压风险。防沉板上开有透水孔，便于防沉板下部水排出，有利于防沉板与泥面的紧密贴合。

(6)潜水员通道

由于被保护设备后期需要操作和维护，所以保护罩设有潜水员通道，潜水员可从通道进入，操作被保护设备，操作结束后，潜水员从通道退出。

图4 压入式桩基础水下防渔网保护罩结构图

3 压入式桩基础水下防渔网保护罩特点

(1)保护罩基础采用压入桩基础，防冲刷效果好；

(2)压入桩与保护罩形成一个整体，采用压块均匀压载在保护罩顶部，使桩入泥，安装方式简单，节约成本；

(3)保护罩四角带防沉板，可防止保护罩过压风险；

(4)保护罩具备潜水员可进入通道，便于后期操作维护。

4 结语

上述应用于渤海区域的防渔网保护结构，不仅解决了浅基础的保护结构在浅水区易受波流冲刷影响的问题，而且安装方便、节约成本，是浅水区域渔网防护结构应用的成功案例。随着我国深水油气田开发的不断深入，这种保护结构会得到越来越广泛的应用。

◆参考文献

[1] 刘孔忠，蒋梅荣，张翼，等. 考虑渔业作业影响的水下WYE保护罩分析[J].船海工程，2018，47(2)：39-32.

[2] 张飞，黄晓华，尹汉军，等. 一种考虑渔网拖挂防护的水下在线结构物设计[J].中国海洋平台，2014，29(3)：7-11.

[3] International Standard ISO 13628-1,Petroleum and natural gas industries—Design and operation of subsea production systems—Part 1:General requirements and recommendations.