CN110499747A - 一种能减小踩脚印危害的新型导向桩靴 - Google Patents

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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
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    • E02B17/04—Equipment specially adapted for raising, lowering, or immobilising the working platform relative to the supporting construction
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Abstract

本发明属于岩土、地质、环境等近海工程中可移动平台安装技术领域，提供了一种能减小踩脚印危害的新型导向桩靴，该新型导向桩靴由任何型式的桩靴和导向板组成；在现有的任何型式的桩靴下方中心处焊接有导向板；导向板横截面形状包括但不限于十字形、一字形、米字形等。导向板大小和厚度根据实际桩靴尺寸确定，同时需满足抗屈曲要求。本发明的新型导向桩靴适用于所有需要桩靴基础的可移动海洋平台，能使整个平台在旧桩坑附近插桩的时候有效减小平台侧移和作用在桩腿上的水平力和弯矩，使插桩顺利进行。

Description

一种能减小踩脚印危害的新型导向桩靴
技术领域
本发明属于岩土、地质、环境等近海工程中可移动平台安装技术领域，涉及一种能减小踩脚印危害的新型导向桩靴。
背景技术
自升式海洋平台是一种常见的海洋工程机械，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。自升式海洋平台通过将桩靴基础插入海床一定深度来维持平台稳定。在完成作业后，拔起桩腿将整个平台拖航到下一个井位作业，在原位置就会形成一个桩坑。俗称脚印。随着作业频次的增加，自升式平台很有可能在相近甚至同一位置进行二次或者多次插拔桩作业(又称“踩脚印”)。新的平台在脚印附近插桩过程中可能产生作用于桩靴的附加水平力和弯矩，进而桩靴受力发生偏移，给桩靴、桩腿甚至整个平台的结构安全带来隐患。
目前，针对踩脚印可能带来的隐患采取的工程措施有：
1)新海洋平台在远离脚印的地方插桩，但自升式海洋平台的二次插桩距离由钻井平台和自升式平台间的悬臂梁决定，此方法于实际工程中并不适用。
2)用之前形成桩坑的桩靴严格地在旧桩坑上方进行插桩，但实际工程中钻井平台桩靴的选择并非灵活可变。
3)在旧桩坑内填入与周围海床土体特性相近的土，但这种方法并不能有效地解决问题，踩脚印过程中会出现土体运动模式的明显不对称性，导致桩腿上出现无法接受的力和力矩。
4)桩靴在预计插桩位置附近预插桩，将旧桩坑(脚印)周围土体挤进桩坑，但这种方法受限于钻井平台和自升式平台中间的空隙，可操作空间小，另一方面这种方法只能在温和的天气条件下进行，且整个过程需要的时间很长。
以上这些方法都需要在踩脚印前在海床上进行预处理，额外花费时间和金钱。基于此，找到一种新型导向桩靴，不需要在海床上进行额外操作，但可以有效减小踩脚印带来的侧移和无法承受的水平力及弯矩至关重要。
发明内容
本发明实施例针对踩脚印问题提供了一种新型导向桩靴，这种桩靴不需要预先在海床上进行预处理等操作，但又可以缓解踩脚印过程带来的侧移问题，同时有效减小作用在桩腿上的水平力和弯矩。
本发明的技术方案：
一种能减小踩脚印危害的新型导向桩靴，该新型导向桩靴由任何型式的桩靴和导向板组成；在现有的任何型式的桩靴下方中心处焊接有导向板；导向板横截面形状包括但不限于十字形，一字形，米字形等。导向板大小和厚度根据实际桩靴尺寸确定，同时需满足抗屈曲要求。
当新型导向桩靴在桩坑附近插桩时，导向板先于桩靴本体贯入海床，由于导向板为薄板，贯入时板两侧土体分布均匀，不会发生侧移或者产生额外的水平力及弯矩。当桩靴本体开始接触海床时，导向板底部已经到达桩坑坑底以下的位置。随着贯入深度的增加，桩靴本体有滑向桩坑的倾向，但由于导向板已经贯入海床一定位置，导向板会阻止整个新型导向桩靴滑向坑内，达到减小侧移的目的，进而减小由于侧移带来的作用于桩腿上的弯矩。
本发明的有益效果：本发明的装置适用于所有需要桩靴基础的可移动海洋平台，能使整个平台在旧桩坑附近插桩的时候有效减小平台侧移和作用在桩腿上的弯矩，使插桩顺利进行。
附图说明
图1是三种常见的海洋平台桩靴；
图1(a)是Mod V“A”海洋平台桩靴；
图1(b)是116C海洋平台桩靴；
图1(c)是海洋石油944平台桩靴。
图2是在现有桩靴基础上改造的新型导向桩靴，横截面形状以十字形为例；
图2(a)是带导向板的新型Mod V“A”海洋平台桩靴；
图2(b)是带导向板的新型116C海洋平台桩靴；
图2(c)是带导向板的新型海洋石油944平台桩靴。
图3是普通桩靴踩脚印受力分析。
图4是带导向板的新型桩靴踩脚受力分析。
图中：1桩靴本体；2导向板。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图，详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例
图3为普通桩靴踩脚印受力分析，桩靴本体受力如图3(a)所示。当自升式海洋平台在旧桩坑附近插桩时，桩靴本体左右两侧土体分布不均，土体流动机制不同，桩靴本体在受到指向坑内的水平力后发生偏移，滑向桩坑；此时桩靴本体因发生倾斜，两侧土体分布不均情况加剧，受到的水平力进一步增加，使桩靴本体更加倾斜，作用在桩腿上的水平力和弯矩增加，最后可能导致桩腿断裂，甚至整个平台发生倾覆，如图3(b)所示。
当本实施例新型导向桩靴在旧桩坑附近插桩时，导向板先于桩靴本体贯入桩坑，由于十字形导向板厚度较薄，其两侧土体分布一致，所以左右两侧受力平衡，整个新型导向桩靴不会受到水平力。随着贯入深度的增加，桩靴本体开始接触桩坑，而此时导向板已经贯入到桩坑以下的位置，即使桩靴本体受到指向桩坑内的水平力，但它并不会滑向桩坑，导向板的存在减小了新型导向桩靴的水平滑移；此外，由于导向板保证新型导向桩靴竖直贯入土体，桩靴本体两侧土体差异随着贯入深度的增加逐渐减小，受到的水平力相比于单纯桩靴本体贯入要小很多，一定程度上减小了新型导向桩靴受到的水平力和弯矩。
综上，本实施例提供了一种新型导向桩靴，它可以减小桩靴在旧桩坑附近插桩会发生的侧移和水平力增加，保证了自升式海洋平台的安全。

Claims (2)

1.一种能减小踩脚印危害的新型导向桩靴，其特征在于，该新型导向桩靴由任何型式的桩靴和导向板组成；在现有的任何型式的桩靴下方中心处焊接有导向板；导向板大小和厚度根据实际桩靴尺寸确定，同时需满足抗屈曲要求。
2.根据权利要求1所述的能减小踩脚印危害的新型导向桩靴，其特征在于，所述的导向板的横截面形状为十字形、一字形或米字形。
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