Для погружения трубчатой моноопоры в грунт морского дна приемлемы лучшие способы, схемы, техника и технологии, используемые для погружения колонны обсадных труб в породы (целик) при бурении разведочных скважин на море. Наиболее эффективными для погружения моноопоры в грунт являются ударно-забивной способ, а для его осуществления - забивные снаряды [12].

Традиционный способ.

Традиционная схема (рис. 6.4, а) погружения моноопоры в донные грунты ударно-забивным способом заключается в нанесении ударов по верхнему торцу (наголовнику 3) моноопоры 4 забивным снарядом 2, выполненным в виде стального монолитного груза (ударная баба) с направляющей штангой. Забивной снаряд подвешивают на тросе 1 лебедки со свободным спуском инструмента.

Погружение в грунт морского дна моноопоры с плавоснования по традиционной схеме неэффективно по ряду причин.

При традиционной схеме после погружения моноопоры на каждые 1-2 м в породы с нее снимают ЗС и укладывают на палубе плавоснования, отбирают грунтовые пробы (керн) из внутренней полости моноопоры, а затем ЗС снова вывешивают и устанавливают на моноопору.

Операции снятия с моноопоры и постановки на нее ЗС трудоемки, требуют больших затрат труда и времени на их выполнение и, главное, опасны для жизни людей, так как ЗС при постановке на моноопору и снятии с нее раскачивается на тросе, как маятник в окрестности рабочих мест над головами обслуживающего персонала. Удержать ЗС от раскачивания тем труднее, чем больше его масса. Поэтому массу ЗС при работе с плавоснования по традиционной схеме ограничивают до 600 кг независимо от диаметра, длины и массы погружаемой моноопоры.

Рис. 6.4. Принципиальные с хемы (способы) погружения трубчатой моноопоры в грунт морского дна:

а - традиционная; б - разработанная авторами; 1 - трос лебедки; 2 - забивной снаряд; 3 - наголовник; 4 - моноопора; 5 - муфта; 6 - уравновешивающая дуга; 7 - тросовая петля

Эффективное погружение моноопоры в грунт обеспечивается, когда масса ЗС близка к массе моноопоры. С учетом этого требования применительно к морским условиям бурения аналитически обоснованно и рекомендовано удобное для практических вычислений условие: масса ЗС (кг) рациональна, если она равна произведению диаметра труб погружаемой колонны (мм) на толщину их стенки (мм) [34].

Вычисленные по этому условию рациональные значения масс забивных снарядов для моноопор из труб диаметрами 0,168 и 0,324 м больше соответственно в 2,5 раза и в 5 р аз массы снаряда, ограниченной качкой плавоснования. Следовательно, традиционная схема погружения моноопоры в породы с плавоснования не позволяет использовать необходимую энергию удара.

Стремление компенсировать недостаток энергии удара увеличением высоты сбрасывания ЗС приводит к уменьшению частоты нанесения ударов. При этом, высота расхаживания ЗС при погружении моноопоры в породы ограничена длиной направляющей штанги, перемещающейся возвратно-поступательно в погружаемой колонне, а также ограничена допустимой скоростью соударения: увеличение скорости падения ЗС свыше 3 м/с приводит к наклепу, повреждению резьбовых соединений и разрывам муфт.

Малые значения соотношения масс ЗС и погружаемой моноопоры уменьшают КПД удара. Еще большее уменьшение КПД удара обусловлено потерями энергии удара на продольные и особенно радиальные деформации части моноопоры труб, перекрывающей толщу воды.

Наконец, положение стабилизированной в грунте морского дна обсадной колонны труб, используемой в качестве бурового основания, должно быть практически вертикально. Выполнить это требование в условиях качки плавоснования и нахождения массивного забивного снаряда или вибропогружателя на верхнем конце длинной колонны труб крайне трудно.