CN112498622A - 一种深水海洋平台的桩基安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水海洋平台的桩基安装方法，通过在桩基上设置若干浮力舱，用来提供桩基在水面上自由漂浮的浮力，然后通过逐步打开底部的浮力舱，使浮力舱内注水，再加上浮吊的协助作用，将桩基扶正，然后将桩基下放至指定位置，最终通过打桩锤固定。本发明可以实现深水桩基安全、高效安装，不仅降低了对大型起重船舶的依赖，而且借助浮力实现了桩基的水中扶正，解决了超大、超长的桩基扶正难题，可操作性高，大大降低了施工成本和作业风险，提高了施工效率和可靠性。

Description

一种深水海洋平台的桩基安装方法

技术领域

本发明涉及一种深水海洋平台的桩基安装方法。

背景技术

目前，深水海洋开发过程常见的典型浮式平台有张力腿平台TLP、半潜平台SEMI、立柱式平台SPAR、FPSO等，固定式平台有导管架平台、顺应塔平台等，但随着水深越深，开发难度越大。而桩基作为FPSO，SEMI，SPAR，TLP四类典型浮式平台和固定平台的必须组成部分，是确保浮式平台在位性能的重要保障，对桩基础的能力要求高，因此随着水深加深，桩基的规格直径变大，长度也越来越长，施工难度大。如千米级深水浮式平台的锚桩基直径可达5.5米，甚至更大，TLP平台、导管架平台的桩基直径可达126英寸。

常规的海洋平台桩基安装方案采用在驳船上布置专门的起桩通道，由止链器、回拖钩、钢丝绳及绞车等组成一套起桩系统，利用浮吊辅助完成桩基扶正安装作业；或长度较短的锚桩基可立式布置，浮吊立式吊装就位。但由于深水海洋平台的桩基规格（长度、直径、重量）越来越大，受浮吊吊高、施工机具能力及恶劣海况的限制，传统的桩基施工方法已不满足深水工程的需要，难度和风险较高。

发明内容

本发明提供了一种深水海洋平台的桩基安装方法，能够借助浮力实现了桩基的水中扶正，降低了对大型起重船舶的依赖，且可以实现深水桩基安全、高效安装。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种深水海洋平台的桩基安装方法，通过以下步骤实现，（1）在深水桩基上从底部至顶部设置第一浮力舱和若干浮力舱，各浮力舱之间设置隔膜使各舱互相独立，且在第一浮力舱上设置排气孔；（2）在桩基上安装水平吊装索具和扶正吊装索具，利用浮吊将桩基从驳船上水平起吊及旋转后放至水中，借助浮力使桩基在水中呈漂浮状态；（3）将桩基上的多个控制缆绳与拖轮相连；（4）摘除桩基水平吊装索具，并利用拖轮使桩基保持平衡稳定；（5）利用拖轮辅助顺序拉开第一浮力舱的排气孔和底部隔膜，使第一浮力舱成排气放空注水状态，利用浮吊和桩基底部缓慢注水的作用，逐渐扶正桩基；（6）将扶正后的桩基利用浮吊下放，并拉开所有浮力舱的多个封闭隔膜，使桩基自由入泥；（7）利用打桩锤将桩基打至设计深度，桩基安装完成。

进一步的，步骤（1）具体为：在桩基上设置第一浮力舱和第二浮力舱，舱室与舱室间设置隔膜，使各舱相互独立，各舱室之间的隔膜上设有隔膜拉拽绳，其中第一浮力舱的隔膜拉拽绳牵引至桩基的底部，且第一浮力舱上设有排气孔，便于第一浮力舱优先放空注水，第二浮力舱的隔膜拉拽绳连续牵引至桩基的顶部。

进一步的，步骤（2）具体为：在桩基两端分别连接水平吊装索具，将吊桩器插入在驳船上布置的桩基顶部，在吊桩器上安装扶正吊装索具，利用浮吊和水平吊装索具将装有吊桩器的桩基从驳船上水平起吊，旋转放至水中，吊钩缓慢放松，使桩基成漂浮状态。

进一步的，步骤（3）具体为：S1将预设在桩基底部和顶部的第一缆绳分别连接至两条拖轮，用于控制桩基扶正过程的稳定；S2将牵引至桩基的底部第一浮力舱的隔膜拉拽绳，并与拖轮连接，便于拉开第一浮力舱的隔膜；S3将排气孔通过第二缆绳与拖轮连接，便于控制排气孔的放空。

进一步的，步骤（5）具体为：a用拖轮通过第二缆绳辅助拉开第一浮力舱上的排气孔，使第一浮力舱处于排气状态；b然后由拖轮通过桩基底部的隔膜拉拽绳抽开第一浮力舱底部的封闭隔膜，使第一浮力舱成可注水状态，此时桩基一端下沉由自由漂浮状态转为扶正开始状态；c受桩基底部注入水量的作用，同时浮吊吊钩缓慢起升，钩头逐渐向扶正吊装索具带力，桩基慢慢扶正，并最终缓慢竖直，完成桩基的扶正。

本发明的技术效果在于：本发明在桩基内部设置多个相互独立的浮力舱，其中最底部的第一浮力舱上设置排气口，再使用浮吊将桩基从驳船上放至水中，并呈漂浮状态，分别安装缆绳和扶正吊装索具，通过开放第一浮力舱的排气口使其能够进水和浮吊的共同作用，让桩基由漂浮状态逐渐转为竖直状态，自由下放桩基直至海底，并使用打桩锤固定桩基，本发明可以实现深水桩基安全、高效安装，不仅降低了对大型起重船舶的依赖，而且借助浮力实现了超大、超长桩基的水中扶正，可操作性高，大大降低了施工成本和作业风险，提高了施工效率和可靠性。

附图说明

图1是本发明中一个优选实施例中的桩基水平放置时的剖视图。

图2是本发明中一个优选实施例中的桩基吊装时的示意图。

图3是本发明中一个优选实施例中的桩基和拖轮连接后的示意图。

图4是本发明中一个优选实施例中的桩基扶正开始时的示意图。

图5是本发明中一个优选实施例中的桩基扶正后下放到海底的示意图。

图6是本发明中一个优选实施例证的桩基固定在海底后的示意图。

附图标记：桩基-1；第一浮力舱-2；第二浮力舱-3；排气孔-4；隔膜-5；隔膜拉拽绳-6；吊桩器-7；扶正吊装索具-8；水平吊装索具-9；浮吊-10；拖轮-11；第一缆绳-12；第二缆绳-13。

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说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例，如图1到图6所示，本发明公开了一种深水海洋平台的桩基安装方法，通过以下步骤实现，（1）在深水桩基1上从底部至顶部设置第一浮力舱2和若干浮力舱，各浮力舱之间设置隔膜5使各舱互相独立，且在第一浮力舱2上设置排气孔4；（2）在桩基1上安装水平吊装索具9和扶正吊装索具8，利用浮吊10将桩基1从驳船上水平起吊及旋转后放至水中，借助浮力使桩基1在水中呈漂浮状态；（3）将桩基1上的多个控制缆绳与拖轮11相连；（4）摘除桩基1水平吊装索具9，并利用拖轮11使桩基1保持平衡稳定；（5）利用拖轮11辅助顺序拉开第一浮力舱2的排气孔4和底部隔膜5，使第一浮力舱2成排气放空注水状态，利用浮吊10和桩基1底部缓慢注水的作用，逐渐扶正桩基1；（6）将扶正后的桩基1利用浮吊10下放，并拉开所有浮力舱的多个封闭隔膜5，使桩基1自由入泥；（7）利用打桩锤将桩基1打至设计深度，桩基1安装完成。

本实施例中，步骤（1）具体为：在桩基1上设置第一浮力舱2和第二浮力舱3，舱室与舱室间设置隔膜5，使各舱相互独立，各舱室之间的隔膜5上设有隔膜拉拽绳6，其中第一浮力舱2的隔膜拉拽绳6牵引至桩基1的底部，且第一浮力舱2上设有排气孔4，便于第一浮力舱2优先放空注水，第二浮力舱3的隔膜拉拽绳6连续牵引至桩基1的顶部。

本实施例中，步骤（2）具体为：在桩基1两端分别连接水平吊装索具9，将吊桩器7插入在驳船上布置的桩基1顶部，在吊桩器7上安装扶正吊装索具8，利用浮吊10和水平吊装索具9将装有吊桩器7的桩基1从驳船上水平起吊，旋转放至水中，吊钩缓慢放松，使桩基1成漂浮状态。

本实施例中，步骤（3）具体为：S1将预设在桩基1底部和顶部的第一缆绳12分别连接至两条拖轮11，用于控制桩基1扶正过程的稳定；S2将牵引至桩基1的底部第一浮力舱2的隔膜拉拽绳6，并与拖轮11连接，便于拉开第一浮力舱2的隔膜5；S3将排气孔4通过第二缆绳13与拖轮11连接，便于控制排气孔4的放空。

本实施例中，步骤（5）具体为：a用拖轮11通过第二缆绳13辅助拉开第一浮力舱2上的排气孔4，使第一浮力舱2处于排气状态；b然后由拖轮11通过桩基1底部的隔膜拉拽绳6抽开第一浮力舱2底部的封闭隔膜5，使第一浮力舱2成可注水状态，此时桩基1一端下沉由自由漂浮状态转为扶正开始状态；c受桩基1底部注入水量的作用，同时浮吊10吊钩缓慢起升，钩头逐渐向扶正吊装索具8带力，桩基1慢慢扶正，并最终缓慢竖直，完成桩基1的扶正。

本实施例中，桩基1设置第一浮力舱2和第二浮力舱3，各个浮力舱之间通过隔膜5完全独立，隔膜5通过连接隔膜拉拽绳6可将隔膜5移动。在一些其他实施例中，桩基1可设置第一浮力舱2和若干浮力舱，以满足实际工况的需要。

本实施例中，可以进一步理解的是，通过以下步骤完成：（1）如图1所示，在桩基1上设置第一浮力舱2仓和第二浮力舱3，其中第一浮力舱2靠近桩基1的底部，舱室与舱室间设置隔膜5使各舱相互独立，各舱室之间的隔膜5上设有隔膜拉拽绳6，其中第一浮力舱2的隔膜拉拽绳6将第一浮力舱2左侧的隔膜5牵引至桩基1的底部，且第一浮力舱2上设有排气孔4，便于第一浮力舱2优先放空注水，第二浮力舱3的隔膜拉拽绳6可将隔膜5连续牵引至桩基1的顶部，便于一次性将隔膜5全部抽开，高效施工。

（2）如图2所示，在桩基1上安装水平吊装索具9，水吊装索具上伸出两根绳索分别连接桩基1的左右两端，将第二浮力舱3的隔膜拉拽绳6连续牵引至桩基1的顶部并于吊桩器7连接，同时将吊桩器7插入在驳船上布置的桩基1顶部，并将扶正吊装索具8与吊桩器7临时固定。利用浮吊10和水平吊装索具9将装有吊桩器7的桩基1从驳船上水平起吊，旋转放至水中，吊钩缓慢放松，使桩基1成漂浮状态。

（3）如图3所示，将预设在桩基1底部和顶部的第一缆绳12分别连接至设置在桩基1左右两侧的两条拖轮11，用于控制桩基1扶正过程的稳定；将第一浮力舱2的隔膜拉拽绳6牵引至桩基1的底部，并与左边的拖轮11连接，便于拉开第一浮力舱2的隔膜5；将排气孔4开闭阀门通过第二缆绳13与左边的拖轮11连接，便于控制排气孔4的放空。

（4）浮吊10继续缓慢放松，潜水员协助拆除水平吊装索具9并放置与浮吊10甲板上，使桩基1成自由漂浮状态，由两条拖轮11通过第一缆绳12控制桩基1的稳定。

（5）旋转浮吊10，潜水员协助使浮吊10上的钩头钩挂于吊桩器7上的扶正吊装索具8，然后摘除连接在桩基1顶部的第一缆绳12，此时桩基1具备扶正状态，且扶正过程由底部的第二缆绳13和浮吊10控制稳性；用拖轮11通过第二缆绳13辅助拉开第一浮力舱2上的排气孔4，使第一浮力舱2处于排气状态，然后由拖轮11通过桩基1底部的隔膜拉拽绳6抽开第一浮力舱2底部的隔膜5，使第一浮力舱2成可注水状态，此时桩基1由自由漂浮状态转为扶正开始状态，受桩基1底部注入水量的作用，同时浮吊10吊钩缓慢起升、钩头逐渐带力，桩基1逐渐扶正，并最终缓慢竖直，完成桩基1的扶正，摘除第二缆绳13。

（6）浮吊10通过扶正吊装索具8吊装桩基1至设计位置后开始插桩，待初始自由入泥后，吊桩器7泄压，浮吊10起升拆除吊桩器7，同时连接在吊桩器7底部的第二浮力舱3的封闭隔膜5均会被拉开，桩基1成完全注水放空状态，目的为了增加桩基1的自由入泥，达到最终自由入泥，满足自由站立稳定性要求。

（7）利用深水打桩锤可将桩基1打至设计入泥，桩基1安装完成。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种深水海洋平台的桩基安装方法，通过以下步骤实现，其特征在于：

（1）在深水桩基上从底部至顶部设置第一浮力舱和若干浮力舱，各浮力舱之间设置隔膜使各舱互相独立，且在第一浮力舱上设置排气孔；

（2）在桩基上安装水平吊装索具和扶正吊装索具，利用浮吊将桩基从驳船上水平起吊及旋转后放至水中，借助浮力使桩基在水中呈漂浮状态；

（3）将桩基上的多个控制缆绳与拖轮相连；

（4）摘除桩基水平吊装索具，并利用拖轮使桩基保持平衡稳定；

（5）利用拖轮辅助顺序拉开第一浮力舱的排气孔和底部隔膜，使第一浮力舱成排气放空注水状态，利用浮吊和桩基底部缓慢注水的作用，逐渐扶正桩基；

（6）将扶正后的桩基利用浮吊下放，并拉开所有浮力舱的多个封闭隔膜，使桩基自由入泥；

（7）利用打桩锤将桩基打至设计深度，桩基安装完成。

2.如权利要求1所述的一种深水海洋平台的桩基安装方法，其特征在于：步骤（1）具体为：在桩基上设置第一浮力舱和第二浮力舱，舱室与舱室间设置隔膜，使各舱相互独立，各舱室之间的隔膜上设有隔膜拉拽绳，其中第一浮力舱的隔膜拉拽绳牵引至桩基的底部，且第一浮力舱上设有排气孔，便于第一浮力舱优先放空注水，第二浮力舱的隔膜拉拽绳连续牵引至桩基的顶部。

3.如权利要求2所述的一种深水海洋平台的桩基安装方法，其特征在于：步骤（2）具体为：在桩基两端分别连接水平吊装索具，将吊桩器插入在驳船上布置的桩基顶部，在吊桩器上安装扶正吊装索具，利用浮吊和水平吊装索具将装有吊桩器的桩基从驳船上水平起吊，旋转放至水中，吊钩缓慢放松，使桩基成漂浮状态。

4.如权利要求3所述的一种深水海洋平台的桩基安装方法，其特征在于：步骤（3）具体为：S1将预设在桩基底部和顶部的第一缆绳分别连接至两条拖轮，用于控制桩基扶正过程的稳定；S2将牵引至桩基的底部第一浮力舱的隔膜拉拽绳，并与拖轮连接，便于拉开第一浮力舱的隔膜；S3将排气孔通过第二缆绳与拖轮连接，便于控制排气孔的放空。

5.如权利要求4所述的一种深水海洋平台的桩基安装方法，其特征在于：步骤（5）具体为：a用拖轮通过第二缆绳辅助拉开第一浮力舱上的排气孔，使第一浮力舱处于排气状态；b然后由拖轮通过桩基底部的隔膜拉拽绳抽开第一浮力舱底部的封闭隔膜，使第一浮力舱成可注水状态，此时桩基一端下沉由自由漂浮状态转为扶正开始状态；c受桩基底部注入水量的作用，同时浮吊吊钩缓慢起升，钩头逐渐向扶正吊装索具带力，桩基慢慢扶正，并最终缓慢竖直，完成桩基的扶正。

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