CN104443294B - 桩索组合平台适应潮差变化的运用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩索组合平台及其适应潮差变化的运用方法，通过桩基础与顶部平台的相对升降运动来适应水位的正常变化，通过张力索的收放来适应水深的剧烈变化，增大了顶部平台的适用水深和潮位的变化范围，解决了在大潮差海域平台设计气隙过高的限制下，桩基础中的各个桩体尺寸过大的问题，由于减小了桩体的自由长度与直径，相应的可降低海上施工费用，是一种适用于风暴频繁、潮差变化大、环境条件恶劣的外海平台结构形式。

Description

桩索组合平台适应潮差变化的运用方法

技术领域

本发明涉及海洋平台构造技术领域，具体地指一种桩索组合平台及其适应潮差变化的运用方法。

背景技术

海洋平台结构是海上油气开采、海上生产基地的重要结构物，近些年来为了开发深水海域油气资源，保护国家海洋权益，在外海深水海域建立海洋平台已是迫在眉睫。然而外海海域环境荷载恶劣，受风、浪、流等巨大的水平荷载控制，传统的桩基平台需要很高的承载力富余度。为增加基础承载能力，需要将桩基直径和规模都设计的很大，这使得平台的建设费用迅速增加，特别是在外海环境中，大直径桩基施工困难施工风险大。以上这些原因导致了桩基础这一传统的基础形式在海洋平台中的应用受到限制。

此外，海洋平台结构面临着众多灾害因素的威胁，特别在大潮差海域，大浪与风暴增水及天文大潮增水的叠加，常常会使海平面上升十余米，为避免平台上部结构受到风浪的作用而承受巨大的环境荷载，桩基平台常常需要赋予很高的气隙设计值。受这样的高水位和恶劣环境因素控制，桩基础的自由长度也会大幅增加，根据水平设计荷载和桩基础自身强度的要求，桩径也就需要相应的增大。根据统计资料，随着设计水深的增大，桩基平台的造价将加速上升，这是因为较长的自由长度增大了桩基础的直径，增加基础规模也使得结构的施工变得更加困难。此外，过高的气隙也使得正常海况条件下，船舶停靠困难，平台物资转运和生产成本增加，平台的功能受到影响。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种适用于风暴频繁、潮差变化大、环境条件恶劣的桩索组合平台及其运用方法。

本发明的技术方案为：一种桩索组合平台，它包括具有自浮能力的顶部平台和由多个桩体构成的桩基础，其特征在于：所述顶部平台开设有多个与所述桩体对应并契合的围阱，所述顶部平台上设置有多个固定在所述围阱顶部的张力索箱，所述张力索箱通过张力索与所述桩体顶部连接，所述张力索箱能调整所述张力索的张力并对其进行收放；所述围阱内壁从上至下依次对称设有升降装置和固桩系统，所述升降装置可使顶部平台与桩体上下相对运动，所述固桩系统可将顶部平台固定于桩体合适位置处。

进一步地，所述桩体两侧对称固定设有齿条；所述升降装置包括电动机、减速器和若干个设置在所述围阱内壁两侧上并与所述齿条相啮合的齿轮，所述电动机通过减速器与位于同一侧的齿轮传动连接；所述固桩系统包括复位油缸及齿块，所述复位油缸固定端固定设置在所述围阱内壁上，所述复位油缸的输出端与齿块外侧固定连接，所述齿块内侧与所述齿条相啮合。

进一步地，所述齿块上下两侧均设有与所述齿块滑动配合的导向板，所述导向板外端端部固定连接在所述围阱内壁上。

所述桩体顶部设有用于与所述张力索下端连接的预埋件。

一种大潮差海域桩索组合平台适应潮差变化的运用方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)、在高潮位及风暴剧烈增水的条件下，释放张力索，顶部平台在浮力作用下随水面上升；

2)、在低潮位时，随着水位的下降，收紧张力索，顶部平台缓慢下降至使桩体顶部进入顶部平台的围阱内，并依靠升降装置使顶部平台沿桩体下降至需求高度后，依靠固桩系统将顶部平台固定在桩体上。

本发明通过桩基础与顶部平台的相对升降运动来适应水位的正常变化，通过张力索的收放来适应水深的剧烈变化，增大了顶部平台的适用水深和潮位的变化范围，解决了在大潮差海域平台设计气隙过高的限制下，桩基础中的各个桩体尺寸过大的问题，由于减小了桩体的自由长度与直径，相应的可降低海上施工费用，是一种适用于风暴频繁、潮差变化大、环境条件恶劣的外海平台结构形式。

附图说明

图1为大潮差海域桩索组合平台的整体结构示意图；

图2为顶部平台和桩体发生相对运动示意图；

图3为将顶部平台固定在桩体上的结构示意图；

图4为在低潮位时施工预制桩基础示意图；

图5为在高潮位时顶部平台的安装示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参考图1，本实施例的一种大潮差海域桩索组合平台，它包括具有顶部平台1和由多个桩体2构成的桩基础，顶部平台1为浮式结构，具有自浮能力，在顶部平台1内设有压载水舱，而桩体2为预制打入桩，在低潮位时桩顶露出水面，在高潮位时桩顶被水面淹没。

本实施例的顶部平台1开设有多个与桩体2对应并契合的围阱4，顶部平台1上还设置有多个固定在围阱4顶部的张力索箱7，张力索箱7内设置有卷扬机，张力索箱7通过张力索3与桩体2顶部连接，张力索3采用高强度钢绞线，并通过张力索箱7内的卷扬机可能调整张力索3的张力并对其进行收放；围阱4内壁从上至下依次对称设有升降装置和固桩系统，升降装置可使顶部平台1与桩体2发生上下相对运动，当顶部平台1固定在桩体2上合适位置时，固桩系统可将顶部平台1固定于桩体2合适位置处。

参考图2及图3，本实施例在桩体2两侧对称固定设有齿条2.1；升降装置包括电动机、减速器和若干个设置在围阱4内壁两侧上并与齿条2.1相啮合的齿轮6，电动机通过减速器与位于同一侧的齿轮6传动连接，电动机通过减速器带动齿轮6旋转，齿轮6与齿条2.1啮合以带动顶部平台1沿着桩体2进行竖向运动；而固桩系统包括复位油缸9及齿块5，复位油缸9固定端固定设置在围阱4内壁上，复位油缸9的输出端与齿块5外侧固定连接，齿块5内侧与齿条2.1相啮合，当顶部平台1需要固定在桩体2上合适位置时，虽然处于静止状态的升降装置也会使顶部平台1固定在桩体2上，但没有足够的承载能力，此时，复位油缸9工作，其输出端顶出，齿块5被驱动向桩体2运行，齿块5直至运行至与桩体2两侧的齿条2.1相啮合，复位油缸9停止工作，依靠静止状态的升降装置和固桩系统将顶部平台1固定于桩体2合适位置处，此时升降装置主要承受垂直力，水平力则由固桩系统传递至桩体2。

另外，在齿块5上下两侧均设有与齿块5滑动配合的导向板10，导向板10外端端部固定连接在围阱4内壁上，在齿块5被驱动并向桩体2运行时，可为齿块5的运行提供导向限位作用。

在桩体2顶部设有用于与张力索3下端连接的预埋件8，预埋件8连接于张力索3的底端，张力索3的顶端连接在张力索箱7内。

本实施例的大潮差海域桩索组合平台可适应正常或剧烈的潮差变化，其运用方法为：

1)、在高潮位及风暴剧烈增水的条件下，释放张力索3，由于张力索3的柔性限位作用，顶部平台1可在浮力作用下随水面上升，但又不会脱离张力索3，形成桩索组合平台，此时，桩体2上的张力索3牵引浮式顶部平台1，监测张力索3受力，依靠张力索箱7内的卷扬机对张力索3进行张拉，同时依靠顶部平台1排出压载水舱中的水，减小顶部平台吃水，实现对张力索3施加预应张力，使张力索3绷紧，结构体系为顺应式平台；

2)、在低潮位时，随着水位的下降，收紧张力索3，顶部平台1缓慢下降至使桩体2顶部进入顶部平台1的围阱4内，并依靠升降装置使顶部平台1沿桩体2下降至需求高度后，依靠固桩系统将顶部平台1固定在桩体2上，使桩索组合式平台转化为固定式高桩平台。

在低潮位时，随着水位升高，桩索组合式平台调整过程与前述高水位向低水位转换相类似，过程可逆。

本实施例依靠升降装置和张力索3，使顶部平台1可以有效地适应水深的变化，在低水位条件下依靠自升的功能快捷地保持平台气隙高度，在高水位条件下依靠张力索3来调节平台吃水，以张力索3实现了固定式高桩平台与顺应式平台的转化，优化了平台受力，使得平台可以更好地在大浪、风暴增水和天文大潮的共同威胁下保持结构安全性。

另外，在高水位的条件下，顶部平台1和桩体2之间是通过张拉索3来实现二者的连接的，顶部平台设计的气隙和桩体2规模的设计只需要适应低水位时的限制即可，进而减小了桩体的自由长度与直径，相应的可降低海上施工费用，是一种适用于风暴频繁、潮差变化大、环境条件恶劣的外海平台结构形式。

本实施例的一种大潮差海域桩索组合式平台建造时，参考图4，首先在低潮位时施工预制桩基础，本实施例设计低水位为水深40m，桩基础1利用海上打桩设备定位导向精确打入海床，使得桩基础顶标高高出设计低水位4m。参考图5，本实施例设计高潮位为50m，在设计高潮位时，将在岸上船坞预制的顶部平台1浮运至施工水域，利用张力索箱7释放张力索3，潜水作业将张力索3底端连接在桩基础上部的连接件8，然后收紧张力索3同时排出顶部平台1的压载水，使张力索3处于张紧状态，监控各张力索3的受力，依靠调整张力索3受力调整平台形态和吃水，即可完成高水位条件下桩索组合式平台的安装。

本实施例的一种大潮差海域桩索组合式平台，采用装配化施工，具有施工快捷，受风浪影响小，造价低的特点。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种桩索组合平台适应潮差变化的运用方法，其特征在于，所述桩索组合平台包括具有自浮能力的顶部平台(1)和由多个桩体(2)构成的桩基础，所述顶部平台(1)开设有多个与所述桩体(2)对应并契合的围阱(4)，所述顶部平台(1)上设置有多个固定在所述围阱(4)顶部的张力索箱(7)，所述张力索箱(7)通过张力索(3)与所述桩体(2)顶部连接，所述张力索箱(7)能调整所述张力索(3)的张力并对其进行收放；所述围阱(4)内壁从上至下依次对称设有升降装置和固桩系统，所述升降装置可使顶部平台(1)与桩体(2)上下相对运动，所述固桩系统可将顶部平台(1)固定于桩体(2)合适位置处；

所述运用方法包括以下步骤：

1)、在高潮位及风暴剧烈增水的条件下，释放张力索(3)，顶部平台(1)在浮力作用下随水面上升；

2)、在低潮位时，随着水位的下降，收紧张力索(3)，顶部平台(1)缓慢下降至使桩体(2)顶部进入顶部平台(1)的围阱(4)内，并依靠升降装置使顶部平台(1)沿桩体(2)下降至需求高度后，依靠固桩系统将顶部平台(1)固定在桩体(2)上。

2.根据权利要求1所述的桩索组合平台适应潮差变化的运用方法，其特征在于：所述桩体(2)两侧对称固定设有齿条(2.1)；所述升降装置包括电动机、减速器和若干个设置在所述围阱(4)内壁两侧上并与所述齿条(2.1)相啮合的齿轮(6)，所述电动机通过减速器与位于同一侧的齿轮(6)传动连接；所述固桩系统包括复位油缸(9)及齿块(5)，所述复位油缸(9)固定端固定设置在所述围阱(4)内壁上，所述复位油缸(9)的输出端与齿块(5)外侧固定连接，所述齿块(5)内侧与所述齿条(2.1)相啮合。

3.根据权利要求2所述的桩索组合平台适应潮差变化的运用方法，其特征在于：所述齿块(5)上下两侧均设有与所述齿块(5)滑动配合的导向板(10)，所述导向板(10)外端端部固定连接在所述围阱(4)内壁上。

4.根据权利要求1所述的桩索组合平台适应潮差变化的运用方法，其特征在于：所述桩体(2)顶部设有用于与所述张力索(3)下端连接的预埋件(8)。