Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển và nền móng công trình giám sát luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình biển vùng nước sâu việt nam

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ — BQ GIAO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHUONG TRINH KHCN TRONG DIEM CÁP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10 BAO CAO TONG HOP KET QUA KHOA HOC CONG NGHE DE TAI Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật mơi trường biến móng cơng trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình biển vùng nước sâu Việt Nam Mã số: KC.09.15/06-10 Cơ quan chủ trì đề tài : Trường Đại học Xây dựng Chủ nhiệm đề tài : GS.TS Phạm Khắc Hùng - ° Viện Xây dựng Cơng trình biên - Trường Dai học Xây dựng Hà Nội — 2011 BO KHOA HỌC VÀ CONG NGHE BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHƯƠNG TRÌNH KHCN CÁP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10 ge a THU VIEN BÁO CÁO TỎNG HỢP TRUONG DAI} » ¬ XÂY DỤNG CN - KET QUA KHOA HOC CONG NGHE DE TAI Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật môi trường biển móng cơng trình nhắm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng cơng trình biên vùng nước sâu Việt Nam Mã số: KC.09.15/06-10 Chủ nhiệm đề tài: /21 SN trì đề tài: CÁ Ban chủ nhiệm chương trình ke pV a ⁄V (ˆ Bộ Khoa học Công nghệ cứ, Clubiri - ung tu ÿ Vn bt, ST: ve? -@ leđôT H Ni - 2011 nue BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHƯƠNG TRÌNH KHCN TRỌNG ĐIÊM CÁP NHÀ NƯỚC KC.09/06-10 BÁO CÁO TỎNG HỢP KET QUA KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐÈ TÀI Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật mơi trường biến móng cơng trình nhăm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng cơng trình biên vùng nước sâu Việt Nam Mã số: KC.09.15/06-10 Si yory D107 ae eer a ` 72 Ftozte oe een aha ere es gD) lẠI (T500 to 7000 Ft} Cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài/dự án: : Trường Đại học Xây dựng GS.TS Phạm Khắc Hùng ¡⁄1.TH VIỆN TRUONG DAL HOC Hà Nội - 2011 SSAR"EXAY DUNG BAO CAO TONG HOP KET QUA NGHIEN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ DE TAI “Nghiên cứu điều kiện kỹ thuật mơi trường biển móng cơng trình nhằm xác định luận chứng kinh tế kỹ thuật xây dựng cơng trình biển vùng nước sâu Việt Nam “ Mã số : KC.09.15/06-10 MỤC LỤC Chương 1: Tổng hợp phát triển loại cơng trình biển giới phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu khả ứng dụng vào Việt Nam 1.1 Trữ lượng tình hình khai thác dầu khí vùng biển sâu giới 1.2 Các thành tựu nhu cầu mạnh khai thác dầu khí biển Việt Nam 10 1.3 Sự phát triển loại công trình biển phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu rirrrirrrr00id 14 reie rrdrrrriri rrrerrr 1.0mtrrdrd 0.00.enenerr giới .-.-e-es 1.4 Lựa chọn loại cơng trình biển nước sâu đề nghiên cứu áp dụng điều kiện biển Việt Nam 2222nnrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrirrrrirer 18 Chương 2: Xây dựng số liệu điều kiện mơi trường khu vực phía Bac Bé Nam Cơn sâu Sơn phục vu nghiên cứu tính tốn thiết kế loại cơng trình biễn nước nnnnhnnnnhhtrrrerrererree 20 Thêm lục địa Việt Nam ma n 1111 20 2.2 Nguồn số liệu khí tượng hải văn địa hình đáy biển phương pháp xử lý 111 On 2.3 Kết nghiên cứu xây dựng số liệu điều kiện môi trường khu vực phía Bắc Bề Nam Cơn Son so 23 2.3.1 Số liệu gió .ccccccccvvrvrrrrrr2.22 1.1 n1 nnnnnnrrrrrrriiiiiriiiiiiirirrririininh 2.3.2 số liệu SONG coeeseececssecssesessesssesseeseesscssnsssscssccseesnccneecuccnesasenssncesessnessscanecsnsenecsansnneaneqnaeguneees 31 9,3.3.Số/liệndưfđp cHấÐY 21 th» R ESE LAR ASD 16MIN RRB Base tthe eens 2.3.4 Tính mực triều thiên văn cao nhất, thấp trung bình tháng 2.3.5 Nước dâng bão gió mùa khu vưc bể nước sâu Nam Côn Sơn 2.3.6 Bộ số liệu khí tượng thủy văn biển phục vụ thiết kế cơng trình biển khu vực Bể Nam 47 1003) Côn SGH c cc ốc cc Bo g1 366158 15 9Ek1g1814 S050 806158560 Ôn E g3 144.804814440436051031408As-10500815000 2.4 Kết luận kiến nghị_ -ssssesrrirrrrrrrre 51 Chuong 3: Đánh giá đặc điểm loại móng cơng trình biển nước sâu số liệu điều kiện địa chất - địa kỹ thuật vùng biển lựa chọn . Duine 3⁄1: NHÀ HN 21x áxc6n cu ÄNh ghi co dàng hạ Rọgg1dáujenadg201Ain0e.0sckonicsnnressndiE 3.2 Đánh giá đặc điểm loại móng cọc CTB cố định thép 3.3 Đánh giá đặc điểm loại móng CTB mềm 3.4 Tổng hợp số liệu điều kiện địa kỹ thuật vùng biên nước sâu lựa chọn để lập luận chứng KHKT KT phục vụ thiết kế XD CTB vùng nước sâu 58 1s, St LIÊN 11001 lỗ kh 11 uôN gà deujsbrdeeaeablenslaoialdiiegpiegissetsesreeggeesool 61 Chương 4: Luận chứng khoa học kỹ thuật kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng loại cơng trình biến cố định thép vùng nước sâu tới 200m TLĐ Việt Nam SG 1.1 63 4.2.Mơ tả sóng ngẫu nhiên tác động sóng lên kết cấu KCĐ Jacket 75 4.2.1 Mơ tả sóng ngẫu nhiên +-2c2vScttrrrrttritrrtrtrrtrtriiiiiiiiriiiirrrriirirrrriirrrriit 1006 WÚ 4.2.2 Tải trọng sóng tác dụng lên phần tử mảnh kếtcầu' 240151.015 4.3 Lựa chọn phương án cầu hình KCĐ Jacket dàn đa chức 4.3.1 Các để lựa chọn cấu hình kết cấu Jacket 00 00p ae 1000011 4.3.2 Các loại cấu hình Jacket s eiii 0.0 4.3.3 Một số ràng buộc chọn cấu hình Jacket -.o-ccsseesssesesseksresstsesssElESH.odl 4.3.4 Chọn sơ cấu hình Jacket -eettrrrertritirriiiiiiiiiiriririrrrire 84 4.4.Bài toán động lực học ngẫu nhiên kết cấu Jacket - §8 4.4.1 Bài tốn bậc tự -c-scserrrerrrrtrrierrierrirrrirrrrirrrrriiiiriiriiirrrririiee 88 4.4.2 Bài todn nhidu bac tur c.ecseesssssssssssescssseeesssecssssessssessssecsssecesnecensccsneeesuneessneesssnecssnessssnecs 94 4.4.3 Xác định đặc trưng xác suất phản ứng kết Chicks, s Ti, 101 hia eaSOS 4.5 Bài toán kiểm tra bền kết cầu KCĐ Jacket vùng nước sâu 102 A.5.1 Kiểm tra bền theo mô hình xác suất lý thuyết độ tin cậy .-. e 102 4.5.2 Kiểm tra bền đại lượng ngẫu nhiên theo mơ hình tiền định 104 4.6 Tính mỏi ngẫu nhiên kết cấu Jacket 4.6.1 Mở đầu cccccceiiiiiiriii ii.i t1mmrriiiriiiiiiiiiir 4.6.2 Phương pháp phổ giải tốn ứng suất có phổ dải hẹp 4.6.3 Phương pháp phổ giải tốn ứng suất có phổ dải rộng 4.7 Luận chứng KHKT kinh tế cho giải pháp kết cầu KCĐ Jacket phù hợp với điều kiện tự nhiên vùng biển nghiên cứu với độ sâu nước tới 200 m 110 4.7.1 Lựa chọn cấu hình kết cấu KCD .ssssssstnessnesesenenenaenmneneensnnnnnanstsnsennnanananennnt 4.7.2 Kết toán bền mỏi 4.1.3 Kết luận Luận chứng khoa học kỹ thuật kinh tế với phương án kết cầu KCĐ lựa chọn cho điều kiện độ sâu nước 200 m, Bề Nam Côn Sơn, TLĐ.VN - 114 Chương 5: Luận chứng khoa học kỹ thuật kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng loại cơng trình biển bán chìm vùng nước sâu tới 1.000 m TLD Việt Nam 5.1,Mũ dẫn có (v2 515.L.14/1ã2uc0,GbusSisglbsslieArdsitxoaolaeseekcveaskeedintikteereteaetTTr „.l16 5.1.1 Khái niệm cơng trình biển bán chìm -ccseeesirreerrrrrrrrrrrrrrie 116 5.1.2 Các thành tựu phát triển cơng trình biển bán chìm giới phục vụ khai thác dầu khí vùng nước sâu -+rtrrrrrrrererrterieer 118 5.1.3 Đặc điểm nội dung nghiên cứu cơng trình biển bán chìm FPU 124 5.1.3.1 Đặc điểm cơng trình biển bán chìm FPU 124 5.1.3.2 Nội dung nghiên cứu cơng trình biển bán chìm FPU 125 5.2 Nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn thiết kế cơng trình khai thác nỗi (API RP 2SK) điều kiện biển Việt Nam .eeerreee 5.2.1 Tiêu chuẩn thiết kế cơng trình khai thác nỗi API RP SK 5.2.2 Nội dung Tiêu chuẩn API RP 2SK re 5.2.2.1 Phạm vi Tài liệu (Chương Ï) - -. e+eeetetersereeterttrttreertettrtr 5.2.2.2 Các vấn đề cần xem xét (Chương 2) .-. . -+ -=++-secvereereerertterrteese 5.2.2.3 Các tiêu môi trường (Chương 3) 5.2.2.4 Các lực môi trường chuyển động kết cấu (Chương 4) - -ML.DM 5.2.2.5 Tính tốn độ bền dây neo (Chương S) - c:-cc°cce>cetereeereoe 127 5.2.2.6 Tính tốn mỏi dây neo (Chương 6) 5.2.3 Nhận xét Tiêu chuẩn thiết kế API RP 2SK điều cần ý áp dụng vào Việt Nam -cerrrrrrrrrerrterrtrrrrrrtrrrirtrrrtrrtrrritrrrdrtrrilrtrrtrneire 127 5.2.3.1 Nhận xét Tiêu chuẩn thiết kế API RP 2SK (Năm 2005) 127 5.2.3.2 Những điều cần ý áp dụng vào Việt Nam 5.3 Nghiên cứu xác định loại tải trọng môi trường, tổ hợp tải trọng tác dụng lên hệ thống Semi-EPS, neo giữ vùng biển lựa chọn (ĐB bề Nam Côn Sơn) độ sâu từ 150 - 1000m phục vụ tính tốn theo trạng thái giới hạn ULS FLS 129 5.3.1 Các điều kiện môi trường biển thiết kế . ++ +nnnniieiiirrrrrrirrrriee 129 se 130 5.3.2 Tải trọng giÓ - -:-ccccssteerettetrrreerrtittrrrrtritrrrirrirrrtirrriiirirririrririrrirtrinnie 5.3.3 Tải trọng dòng chảy .- cc-ccceeeeeeerrrrrrrrtrrterrrtrrtrrrrrtrrerrrtrrirrrrirerri 131 5.3.4 Tải trọng SÓNg - c-ccscenheenhehhtrtrrtrrrrrtrrertrrtrrtrrrrrrrrrrrrrrrirrrie „131 5.4 Nghiên cứu đánh giá phản ứng động kết cấu bán chìm Semi-FPS 133 5.4.1 Phản ứng động kết cấu bán chìm Semi-FPS eeeetrrtrtrrrrrrriee 133 5.4.2 Xác định lực sóng nhiễu xạ phản xạ . ‹ -5eccrseerrertrrrrttrirrrrrrrrrtie 135 141 5.4.3 Phương trình tổng qt tốn động dựa mơ hình gần Me 5.4.4 Phan ứng kết cấu nỗi có neo giữ 5.4.5 Tính gần tốn động lực học kết cấu bán chìm theo sơ phẳng 5.5 Nghiên cứu đánh giá điều kiện bền hệ thống neo cơng trình biển bán chìm kiểm tra khả làm việc hệ thống neo điều kiện cực trị giảm mơi trường có phận cơng trình bị phá huỷ 149 - 149 5.5.1 Phân loại hệ thống neo trạng thái chịu tải dây neo - 5.5.2 Phương pháp luận tính tốn gần hệ thống neo kết cấu giàn khai thác bán chìm 151 - 167 5.5.3 Tính tốn hệ thống dây neo trường hợp có dây neo bị đứt - 5.5.4 Kiểm tra điều kiện bền hệ thống dây neo Cở sở đánh giá luận chứng KHKT & KT giàn bán chìm 5.7 Kết luận ý nghĩa khoa học kỹ thuật kinh tế giải pháp Giàn rrrrrrrrrrrrre 171 -trrrttrtrtrr +s+tsetetetr - +bán chìm vùng nước sâu - -ML.DM Chuong 6: loại Luận chứng khoa học kỹ thuật kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng sâu cơng trình biển nước sâu kiểu nỗi neo đứng (TLP) vùng bể nước lựa chọn từ 150-1.000 m thềm lục địa Việt Nam 6.1 Báo cáo tổng hợp phát triển loại cơng trình biển nước sâu kiểu rrr 173 neo đứng (TLP) giới -+52+vsvsetrrtrereeerrtrtrrrrrtrrtrtrtrrttrtrrrr 6.1.1 Nhu cầu phát triển loại cơng trình biển cho vùng nước sâu ttttrrrtr 6.1.2 Khái niệm cơng trình biển neo đứng (TL/P) + ++rtrrrereert 6.1.3 Giới thiệu số cơng trình TLP điển hình trrre 6.1.4 Nhận xét kết luận -+ ++rrttrrrtrrrrtrrtrrtrtrttrtrtrrtrtrrrr 6.2 Báo cáo áp dụng Tiêu chuẩn API để thiết kế xây dựng công trình biển neo đứng TLP điều kiện biển VN -+rrrreerrreros 187 TLP 6.2.1 Nội dung Tiêu chuẩn API hướng dẫn thiết kế thi công + 6.2.2 Nội dung Tiêu chuẩn DNV để thiết kế TLP 6.2.3 Nguyên tắc thiết kế kết cấu TLP theo Tiêu chuẩn API RP 2T rrrrrrrerrtrrre 6.2.4 Nhận xét . -ccerrserrerrrrrrrrrrrrrrrrrrerrtrrrrrrrrrtrrrirrritrrrtrrrrrrtrr 6.3 Thuyết minh điều kiện tự nhiên tải trọng môi trường tác dụng lên CTB loại TLP thiết kế xây dựng vùng biển lựa chọn độ sâu nước 195 150 - 1000m 2222:1255cse2sslssessresE 195 6.3.1 Khái quát loại tải trọng tác dụng lên công trình TP (.s7212-22 rtrrrtrrrtrre 6.3.2 Tải trọng giĨ +cecsrsrrrtrtrrrerrrrrrrrrrrerrrtrrrirtrrrtrrrrrrrrtrrtrtrtritrrti 6.3.3 Tải trọng dòng chảy 6.3.4 Tải trọng sóng - 6.3.5 Tổ hợp tải trọng để thiết kế TLP eerrererreretrrrrrtrrrtrrrirrrtrrerriet 203 xây 6.4 Phương pháp luận tính động lực học kết cấu neo đứng TLP thiết kế dựng vùng biển lựa chọn độ sâu nước từ 150-1000m theo mơ hình 204 tiền định ngẫu nhiên : ++++r+ttrtteerreretrrtrrrttttttrrtrrtrree .204 6.4.1 Phương pháp tổng quát tính động lực học kết cấu TLP . -6.4.2 Phương pháp đơn giản tính động lực học tiền định kết cấu TLP' TLP 6.4.3 Phương pháp đơn giản tính động lực học ngẫu nhiên kết cấu irrrtrrtrirtrrrrrrrrrttrrrrrretr 6.4.4 Kết luận crrrrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrtrrrrrrrrtrrrriirrrrrrr điều kiện 6.5 Phương pháp luận tính tốn thiết kế hệ thống neo đứng khác môi trường vùng biển lựa chọn rterttrttrtttrrtert 6.5.1 Tính tốn thiết kế tổng thể Giàn TILP -. -++++++++ 6.5.2 Tính tốn thiết kế kết cấu Giàn 229 „.229 619-3:.11h/tián thiết kế chân CN ssi csesssactpccsshi dave cacssscaseccssaecsuscsasievesdepnecasnosoonaebeseeeesen'eds 232 6.6 Phương pháp luận tính tốn thiết kế móng kết cấu neo đứng 233 6;6:16f#U tẠỡ G6 lo8i móng Kết:oấU TP 220106 Hà vo C hD ng Àng gay sàn 233 6.6.2 Nguyên tắc thiết kế móng kết cấu TLP -22 2s se+setevxs se2 235 6.7 Báo cáo công nghệ tổ chức thi cơng chế tạo, vận chuyển đựng lắp €ƠIiP tim TS E6 1c c0 1061000 05010656 Á Đi d0 10.2 25vuvitxct2TSVZZsTasTtrsserae 237 67:1: Yêu cầu thiết:Kế thi.công Gian TP cá G610 n1 00 1a 6xecssgsxrseito 237 6.7.2 Ngun tắc thi cơng cơng trình TLP . 2© 222 +2 +2 ©+z+£+e+szc+seeveere set 237 6.7.3 Ngun tắc tổ chức thi cơng cơng trình TLP điển hình -2 -2-:2ee 243 6.7.4 Kết luận 6.6 Cở sở đánh giá luận chứng KHKT & KT giàn neo đứng TLP 245 6.9 Kết luận tổng quát luận chứng KHKT KT cho loại giàn TLP độ sâu 150-10001ñ: TH ¿VN cá s20 0006 00 1Á t1 HỖ «s10 0E SesbsleleesaseEssdddexea 247 Chương 7: Kết nghiên cứu thực nghiệm mơ hình vật lý cho cơng trình biển cố định thép cơng trình biển neo đứng Lu NEG QU seeeesenseeeesessseroEtreeolanlereeedsbisisEiibsinbilEOLisiadllDie 248 7.2 Phần 1: Nghiên cứu thực nghiệm cơng trình biển cố định kiểu jacket .249 7.2.1 Mục đích nghiên cứu -2:+-+©E+++eEEEEEELE.1111111210111112 11111111 acc 249 12:2 j\ơi dụng:nghiÊnCÚU 1x26 kg bi66sessonsttessndtpastutehsosielbissiksSllv T1 115 EE ao 249 3:2,3.;Kết nghiÊnCỨ cics sszssinsssacannssenavnsoseseessesvssvegennssuesseesesnvevtcsnjivescoatuisties OGG GE 258 7.2.4 Đánh giá kết nghiên cứu .-2-©+++©++£EEXESEEEEAvEEEEvrttEEExrertrrrrev si 265 2» .ốỐẮ ốẮ ốố 266 7.3 Phần 2: Nghiên cứu thực nghiệm cơng trình biển neo đứng TLP 266 7.3.1 Mục đích nghiên cứu A18 42-0 k51xsssvkssssias2tiox54L0M5G000%i00uGaufndrfukae 266 7.3.2 Nội dung kết nghiên cứu -.2-2+2 2C + tEEE+EEE1111927111121121122121211 ee 266 7.3.3 Đánh giá kết nghiên cứu . -2-¿ ©V©22++EEEA+22EEEE1111111221211Xeececr 283 7.3.4 Nhận xét 7.4 Kết luận chung -©VVV+2++t£EEEL++.EEEEEEEEEE11111127111111.1.11111111ecEcTr 284 - -MLDM Chuong 8: Luan Chàng khoa học kỹ Bột kinh tế phục vụ thiết kế xây dựng loại bể chứa (kho chứa) nỗi điểm neo cho vùng nước sâu tới 500 m TLĐ Việt Nam 8.1 Mở đầu: Báo cáo tổng hợp loại bể chứa FPSO giới 286 8.1.1 Tổng quan bể chứa FPSO/ESO giới 8.1.2 Sự phát triển bể chứa nỗi FSO/FPSO giới ~- 8.1.3 Tổng kết hệ thống neo giữ FSO/FPSO -eeereerrreeeeree 8.1.4 Mục đích nghiên cứu ứng dụng cho tính tốn hệ dây neo FPSO 8.1.5 Sơ đồ thuật tốn tính tốn hệ dây neo F PSO lẫn hà zpbvAaedaeastelksniastbltnaEnssla 8.2 Xác định lực thủy động lên bể chứa nỗi rót dầu FPSO §.2.1 Mở đầu 82.2 Bài toán nhiễu xạ- xạ lên kết cầu FPSO cccceeeerrerrerrrrrre 8.2.3 Lực thủy động bậc tần số thấp lên kết cấu FPSO . -.:rrrrrtreroe 8.2.4 Tổ hợp thông số môi trường điều kiện cực đại . -«° 8.3 Phuong pháp luận để kiểm tra bền hệ thống neo bể chứa FPSO/FSO Ss 299 299 na my 300 8.3.2 Phương trình chuyển động bể chứa nỗi dạng tàu FPSO 8.3.3 Phản ứng bể chứa FPSO tác dụng sóng sóng ngẫu nhiên 301 - 8.3.4 Phương pháp tựa động phân tích phản ứng ngẫu nhiên dây neo §.4 Phương pháp luận kiểm tra mỏi hệ thống neo bể chứa FPSO 8.4.1 Mở đầu §.4 Phân tích mỏi miên thời gian 8.4.3 Đường cong mỏi T-N tính mỏi cho dây neo 8.4.4 Tơn thất mỏi tích lũy trung bình ngắn hạn +++rrtttrrttrtrtrrtehee 8.4.5 Ước tính tuổi thọ mỏi dây neo -: :7+++++e+eeeerrtrrttrtrrrrrrtttriiirire 8.4.6 Xác định hệ số khuyếch đại động tổn thất mỏi 8.4.7 Kết luận 8.5 Ứng dụng số cho bề chứa nỗi FSO CALM, Turret điều kiện biển Việt 315 rrrre §.5.2 Tính tốn ứng dụng số với HydroStar -+rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrt nam 8.5.3 Đánh giá khả chịu bền dây neo FPSO thềm lục địa việt eriee -terrrerer 55-5 5-