摘要：箱涵进海路结构是一种适用于软土海底地基上的轻型海上路基结构，具有承载能力较好，施工方便快捷的特点。本文结合埕海油田张东开发海工工程，对箱涵进海路结构的抗滑、抗波浪浮托、抗倾稳定稳定进行了计算，计算结果表明箱涵进海路结构的稳定满足要求，为箱涵进海路结构的应用提供了理论上的保证。
论文关键词：箱涵结构,抗滑,抗波浪浮托,抗倾,稳定
在滩海和近海浅水区开采地下油气资源，通常采用“海油陆采”的开发方式，即先修建进海路和海上人工井场工程，然后在海上人工井场上采用陆地上的开采工艺来开采海上油气资源。这种开发模式是一种经济、快捷开发滩海石油的途径。目前，进海路结构包括三大类形式：高架桥形式、隧道形式和从海底地基上铺填路基的形式。进海路结构形式的选取需要根据工程的具体情况来确定。从海底地基上铺填路基的形式具适用性较广泛的特点，但是采用砂石料在海底地基填筑成实体路基，为了保证海浪和潮流作用下路基的稳定，往往路基两侧的边坡较缓，路基横断面较大，工程造价高，且路基结构自重大，对地基承载力要求高。而箱涵进海路结构具有稳定性和承载能力较好，施工方便快捷，造价低的优点，因此值得推广应用。
2.工程概括
埕海油田张东开发区海工工程位于河北省黄骅市歧口大港油田羊二庄油田附近海域。新建张东B井场在张海5井位处，位于海图0.9m水深线附近的浅海海域。张海5井位的大地坐标为X：4267185.89，Y：20559214.26。新建进海路直线连接张东A井场（原张海2X1人工井场）和张东B井场。工程所在海域西侧为河北省防潮海堤，进海路总体垂直海岸线，东偏北方向。
根据工程位置处的波浪情况，波浪在向北方向处最大，而为了最大发挥箱涵的消浪作用，路的轴向为正东正西方向。如图1所示。进海路区域地质淤泥、淤泥质粘土、粉土和粉质粘土为主。
3.箱涵进海路结构的稳定性计算分析
本节将对高度4.0m，壁厚0.3m，箱涵底宽15m，顶宽9m的箱涵结构进行计算。设单个箱涵沿进海路方向长6m。此时泥面标高是-2.8m，箱涵陷入泥面0.2m，路面顶标高为+2.00m，裙板长度为1m。 侧墙高1.0m，厚0.4m，抛填砂石料高0.7m，混凝土路面厚0.3m，宽8m。结构示意如图2、图3所示。
图2 箱涵结构的立面图
图3 箱涵进海路结构纵断面
3.1 计算荷载
箱涵进海路结构的稳定性计算分析中考虑结构自重，底部粘聚力，底部摩擦力，水平波浪力，波浪浮托力，冰作用荷载，车辆作用荷载。设计高水位：1.65m，设计低水位：-1.78m，极端高水位：3.21m，极端低水位：-3.62m，100年一遇高水位：3.39m。荷载分项系数按规范规定选取。
3.2 材料参数
取钢筋混凝土的饱和重度为24.5kN/m3，浮重度为14.5kN/m3；取素混凝土的饱和重度为23.5kN/m3，浮重度为13.5kN/m3；抛填石料的天然重度为18kN/m3，浮重度为8kN/m3。土的平均粘聚力是7.1kN/m3，箱涵沉入第一土层，第一土层的平均内摩擦角 =12.40。
3.3 箱涵结构稳定性的验算
3.3.1 抗滑稳定性
这里考虑设计高水位下结构自重＋波浪荷载和设计高水位下结构自重＋冰作用荷载两种危险工况。
工况一：自重+波浪荷载
此工况下滑动力是水平波浪作用力P，抗滑力是结构底部摩擦力与底部粘聚力F的合力。结构稳定须满足公式（1）：
 （1）
其中： 为结构系数； 为水平波浪作用力荷载系数； 为结构重要性系数； 为结构自重力分项系数； 为波浪浮托力分项系数； 为结构自重； 为波浪浮托力；f 为底部摩擦系数。
工况二：自重+冰荷载
此种工况下滑动力是冰对结构的作用荷载 ，抗滑力是结构底部摩擦力与底部粘聚力F的合力。结构稳定须满足公式2：
 （2）
其中，为结构系数； 为冰荷载分项系数； 为结构重要性系数。
表一 箱涵结构抗滑稳定计算表（kN/m）
工 况
自 重
波浪荷载
冰荷载
滑动力
抗滑力
抗滑系数
是否满足要求
工况一
65.41
132.17
—
85.03
132.17
1.49
是
工况二
135.81
—
171.66
169.76
171.66
1.08
是
（“—”表示空缺）
3.3.2 抗波浪浮托稳定性
破坏力为波浪浮托力U，抗力为结构自重G与底部粘聚力F，结构稳定须满足公式3：
 （3）
表二 箱涵结构抗波浪浮托稳定计算表（kN/m）
波浪浮托力
结构自重
底部粘聚力
抗滑系数
是否满足要求
178.32
348.50
106.50
1.96
是
3.3.3抗倾稳定性
这里考虑设计高水位下结构自重＋波浪荷载和设计高水位下结构自重＋冰作用荷载两种危险工况。
工况一：自重＋波浪荷载
此种工况下，倾覆力矩为水平波浪力和波浪浮托力所产生的力矩，抗倾力矩为结构自重力和底部粘聚力所产生的力矩，结构稳定须满足公式4：
 （4）
其中， 为结构系数； 为结构重要性系数；Mu为波浪浮托力产生的力矩；Mp为水平波浪力产生的力矩；MG为结构自重力产生的力矩；MF为底部粘聚力产生的力矩； 为组合系数。
工况二：自重+冰作用荷载
此种工况下，倾覆力矩为冰荷载作用所产生的力矩，抗倾力矩为结构自重力和底部粘聚力所产生的力矩，结构稳定须满足公式5：
 （5）
其中，为结构系数； 为冰荷载分项系数； 为结构重要性系数；Mb为冰荷载产生的力矩（kN-m/m）。
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