CN113981966A - 大尺寸锚桩水下安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大尺寸锚桩水下安装方法，包括：S1：运输驳船装载锚桩航行至作业海域；S2：运输驳船靠泊作业船，作业船吊机采用水平吊装的方式进行锚桩的起吊作业；S3：下放作业船吊机，将锚桩重量从作业船吊机逐步传递到作业船的锚桩悬挂平台，进行锚桩的水下翻桩作业；S4：作业船吊机连接锚桩悬挂平台上的锚桩悬挂索具；S5：作业船吊机起吊锚桩，将锚桩重量由锚桩悬挂平台传递转移至作业船吊机，将锚桩垂直吊装下放至预定水深；S6：ROV在水下调整锚桩艏向，进行锚桩的插桩作业；S7：锚桩依靠自身重量进行自行沉降。其可实现由常规DP作业船替代大型起重船完成大尺寸锚桩的吊装下放与插桩作业，可极大地降低海上施工作业成本。
Description
技术领域
本发明涉及海油工程技术领域，尤其涉及一种大尺寸锚桩水下安装方法。
背景技术
结合图1，在海洋油气田开发工程中，浮式生产平台300系泊系统锚固基础承受着较大的水平荷载和向上荷载，其受力形式与固定式平台的承压桩不同。实际工程中，应用较多的系泊系统锚固基础形式主要有打入式锚桩和吸入式吸力锚基础两大类。其中，锚桩100是一个中空的圆形钢结构，通过打桩锤将其埋置在海底。锚桩100的承载力通过顺着桩体的土壤摩擦力和侧面的土壤阻力产生，通常锚桩100被安装在很深的海底之下以获得所需的承载力。锚桩100由于其安装方式的特殊性，海上安装作业难度大，风险高。
随着水深的增加，深水浮式生产平台需要锚桩100基础提供更大的承载力，因此，深水锚桩100具有直径大、长度长以及重量大等特点。通常，深水锚桩100的安装由大型起重船完成，大型起重船由于吊机起重能力强，可在运输驳船或起重船甲板进行锚桩100的起吊和翻桩作业，但是我国大型起重船资源稀缺且船舶费用十分高昂。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种大尺寸锚桩水下安装方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大尺寸锚桩水下安装方法，包括以下步骤：
S1：运输驳船装载锚桩航行至作业海域；
S2：所述运输驳船靠泊作业船，作业船吊机采用水平吊装的方式进行所述锚桩的起吊作业；
S3：下放所述作业船吊机，将所述锚桩重量从所述作业船吊机逐步传递到所述作业船的锚桩悬挂平台，进行所述锚桩的水下翻桩作业；
S4：所述作业船吊机连接所述锚桩悬挂平台上的锚桩悬挂索具；
S5：所述作业船吊机起吊所述锚桩，将所述锚桩重量由所述锚桩悬挂平台传递转移至所述作业船吊机，将所述锚桩垂直吊装下放至预定水深；
S6：ROV在水下调整所述锚桩艏向，进行所述锚桩的插桩作业；
S7：所述锚桩依靠自身重量进行自行沉降。
优选的，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：
S11：所述锚桩装船前，使用码头吊机对所述锚桩进行水平吊装测试，接受标准为所述锚桩水平倾斜不大于0.5度，试吊后在所述锚桩上标识重心。
优选的，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：
S12：所述锚桩在装船时，按照装船布置方案进行所述锚桩及锚桩链在所述运输驳船的布置与绑扎固定。
优选的，在所述步骤S2中，所述运输驳船靠泊所述作业船，所述作业船吊机通过吊机吊装索具连接至所述锚桩上已安装的水平吊装索具，其中，所述水平吊装索具包括安装于所述锚桩第一位置的第一吊绳组件以及安装于所述锚桩第二位置的第二吊绳组件；
所述第一吊绳组件包括第一吊绳、第二吊绳与连接板；所述连接板上设有呈等边三角布置的第一连接孔、第二连接孔与第三连接孔；
所述第一吊绳的第一端安装于所述锚桩上、第二端安装于所述第一连接孔，所述第二吊绳的第一端安装于所述第二连接孔中。
优选的，所述步骤S3包括：
步骤S31：在所述锚桩悬挂平台上安装一套锚桩悬挂索具；
步骤S32：当所述锚桩在所述运输驳船起吊后，将所述锚桩悬挂索具通过一套传递索具连接至所述第三连接孔：
步骤S33：按照预定速度下放所述作业船吊机，将所述锚桩重量从所述作业船吊机传递到所述锚桩悬挂平台，所述锚桩在重量传递过程中逐渐由水平状态翻转至垂直状态。
优选的，在所述步骤S4中，所述ROV在水下拆除所述第二吊绳组件并通过所述作业船吊机回收至所述作业船的甲板。
优选的，在步骤S4中，所述作业船吊机连接到所述锚桩悬挂索具。
优选的，在所述步骤S6中，所述ROV通过锚桩上的ROV操作平台调整锚桩的艏向。
优选的，在所述步骤S6还包括：
S61：在所述锚桩吊装下水前将导向架安装至海底设计位置；
S62：所述锚桩通过所述ROV调整好艏向后插入所述导向架。
优选的，在所述步骤62中，所述ROV包括作业ROV与监测ROV，所述作业ROV调整所述锚桩的艏向，所述监测ROV监测所述锚桩的艏向调整情况。
优选的，在所述步骤S6中，通过所述锚桩上的导向板与所述导向架上的导向槽，实现所述锚桩艏向的精确调整。
优选的，在所述步骤S7中，所述锚桩通过所述导向架依靠自身重量逐渐贯入海底至设计深度并实现自由站立，所述作业ROV在水下拆除所述第一吊绳组件。
实施本发明具有以下有益效果：该大尺寸锚桩水下安装方法可实现由常规DP(Dynamic Positioning，具有动力定位系统的船)作业船替代大型起重船完成大尺寸锚桩的吊装下放与插桩作业，可极大地降低海上施工作业成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是一种深水浮式生产平台系泊系统总体布置图的结构示意图；
图2-图4是本发明锚桩吊起的示意图；
图5-图8是本发明锚桩的陆地吊装测试图；
图9-图11是本发明锚桩在运输驳船上的装船固定布置图；
图12是本发明运输驳船靠泊作业船进行锚桩水平起吊的俯视图；
图13是本发明运输驳船靠泊作业船进行锚桩水平起吊的侧视图；
图14是本发明锚桩水平吊装下放入水的示意图；
图15是本发明锚桩水平吊装下放入水的侧视图；
图16-图22是本发明锚桩水下翻桩的示意图；
图23是本发明作业船吊机连接锚桩悬挂索具并进行锚桩垂直下放的示意图；
图24-图25是本发明ROV在水下进行锚桩艏向调整的示意图；
图26是本发明锚桩水下插桩示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图2-图26，是本发明的一种大尺寸锚桩水下安装方法，包括以下步骤：
S1：运输驳船1装载锚桩100航行至作业海域；
S2：运输驳船1靠泊作业船2，作业船吊机21采用水平吊装的方式进行锚桩100的起吊作业；
S3：下放作业船吊机21，将锚桩100重量从作业船吊机21逐步传递到作业船2的锚桩悬挂平台22，进行锚桩100的水下翻桩作业；
S4：作业船吊机21连接锚桩悬挂平台22上的锚桩悬挂索具23；
S5：作业船吊机21起吊锚桩100，将锚桩100重量由锚桩悬挂平台22传递转移至作业船吊机21，将锚桩100垂直吊装下放至预定水深；
S6：ROV5在水下调整锚桩100艏向，进行锚桩100的插桩作业；
S7：锚桩100依靠自身重量进行自行沉降。
参阅图5-图8，在步骤S1之前还包括以下步骤：
S10：锚桩100在陆地预制期间，提前将锚桩100吊装与水下翻转所需的耳轴状吊耳101、ROV水下调整锚桩100艏向所需的ROV操作平台102、索具限位板、以及锚桩100插桩的导向板等结构焊接至锚桩100的设计位置。
S11：锚桩100装船前，使用码头吊机6对锚桩100进行水平吊装测试，接受标准为锚桩100水平倾斜不大于0.5度，试吊后在锚桩100上标识重心。
可以理解的，锚桩100在装船前，提前使用码头吊机6对锚桩100进行水平吊装测试，检查水平吊装索具3等是否符合吊装要求，测试接受标准为锚桩100水平倾斜不大于0.5度，试吊后在锚桩100上标识重心。该码头吊机6可以通过连接绳索61、62等于水平吊装索具3连接。
参阅图9-图11，在本实施例中，在步骤S1之前还包括以下步骤：
S12：锚桩100在装船时，按照装船布置方案进行锚桩100及锚桩链200在运输驳船1的布置与绑扎固定。可以理解的，锚桩100在装船时，按照装船布置方案进行锚桩100及锚桩链200等在运输驳船1的布置与绑扎固定，以及相应的水平吊装索具3的安装。在本实施例中，该运输驳船1的甲板上可以设有多个的安装座，该安装座设有开口向上的安装槽，锚桩100安装到安装槽上，并用安装带等绑定在甲板上，该安装方式可以根据运输驳船1的类型进行选择，这里不做具体限定。
参阅图12-图13，在步骤S2中，运输驳船1靠泊作业船2，作业船吊机21通过吊机吊装索具连接至锚桩100上已安装的水平吊装索具3，其中，水平吊装索具3可以包括安装于锚桩100第一位置的第一吊绳组件31以及安装于锚桩100第二位置的第二吊绳组件32。
第一吊绳组件31包括第一吊绳311、第二吊绳312与连接板313，该第一吊绳311可以是多根；连接板313上设有呈等边三角布置的第一连接孔3131、第二连接孔3132与第三连接孔3133，第一吊绳311的第一端安装于锚桩100上、第二端安装于第一连接孔3131，第二吊绳312的第一端安装于第二连接孔3132中。可以理解的，该水平吊装索具3可包括吊绳以及支撑杆等部件，其结构可根据需求进行适当调整。
在本实施例中，该锚桩100的第一位置可以是锚桩100的上端，第二位置可以是锚桩100的中下端，在本实施例中，该锚桩100的长度可以是60-80米高，如可以选择65.8米高度。吊机吊装索具可以是包括多个的吊绳以及与吊绳连接的连接结构等。该吊机吊装索具可根据需求进行选择设置，这里不做具体限定。
参阅图16-图22，在本实施例中，该步骤S3可以包括：
步骤S31：在锚桩悬挂平台22上安装一套锚桩悬挂索具23；
步骤S32：当锚桩100在运输驳船1起吊后，将锚桩悬挂索具23通过一套传递索具4连接至第三连接孔3133。该传递索具4的上端与该锚桩悬挂索具23可拆卸连接，该传递索具4的下端连接至连接板3133上。
该第一吊绳组件31的第二吊绳312可与该作业船吊机21的吊钩连接，第二吊绳组件31也与该作业船吊机21的吊钩连接。
步骤S33：按照预定速度下放作业船吊机21，将锚桩100重量从作业船吊机21传递到锚桩悬挂平台22，锚桩100在重量传递过程中逐渐由水平状态翻转至垂直状态。优选的，作业船2上的两根拖曳绳可分别连接第一吊绳组件31与第二吊绳组件32，起到辅助拖曳与导向的作用。该锚桩100重量完全传递至锚桩悬挂平台22后，锚桩100转变为垂直状态，水平吊装索具3处于松弛状态。
进一步的，在步骤S4中，ROV5在水下拆除第二吊绳组件32并通过作业船吊机21回收至作业船2的甲板。如图17所示(其为图16中A部分的示意图)，ROV5可拆卸下与该第二吊绳组件32相连接的一根拖曳绳。
参阅图23，在步骤S4中，作业船吊机21连接到锚桩悬挂索具22。
参阅图24-图26，在步骤S6中，ROV5通过锚桩100上的ROV操作平台102调整锚桩100的艏向。如图25所示，其为图24中B部分的示意图，其示出该ROV操作平台102可以是设置在锚桩100的上端位置，可以是设置在第一吊绳组件31附近，其设置位置可根据实际需求进行选择设置。该ROV操作平台102可以是设有多个把手。
优选的，在步骤S6还包括：
S61：在锚桩100吊装下水前将导向架400安装至海底设计位置；
S62：锚桩100通过ROV调整好艏向后插入导向架400。
优选的，在步骤62中，ROV5可以包括作业ROV51与观察ROV52，作业ROV51调整锚桩100的艏向，观察ROV52观察锚桩100的艏向调整情况，以实现锚桩100艏向的精确调整。
优选的，在步骤S6中，通过锚桩100上的导向板与导向架400上的导向槽，实现锚桩100艏向的精确调整。可以是在柱状的锚桩100的外周设置导向板，该导向板可以是间隔设置的多个。
优选的，当作业船吊机21下放锚桩100至导向架400上方约5米时，作业ROV51在水下通过锚桩100上的ROV操作平台102调整锚桩100在水下的艏向，并在观察ROV52的引导下，将锚桩100插入导向架400，通过锚桩100上的导向板和导向架400上的导向槽，实现锚桩100艏向的精确控制。
优选的，在步骤S7中，锚桩100通过导向架400依靠自身重量逐渐贯入海底至设计深度并实现自由站立，作业ROV51在水下拆除第一吊绳组件31。可以理解的，该锚桩100通过导向架400依靠自身重量逐渐贯入海底至设计深度并实现自由站立，ROV5在水下拆除锚桩100的下放索具，包括水平吊装索具3、传递索具4和/或锚桩悬挂索具23等。
该大尺寸锚桩水下安装方法可实现由常规DP(Dynamic Positioning，具有动力定位系统的船)作业船替代大型起重船完成大尺寸锚桩的吊装下放与插桩作业，可极大地降低海上施工作业成本。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (12)
1.一种大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：运输驳船(1)装载锚桩(100)航行至作业海域；
S2：所述运输驳船(1)靠泊作业船(2)，作业船吊机(21)采用水平吊装的方式进行所述锚桩(100)的起吊作业；
S3：下放所述作业船吊机(21)，将所述锚桩(100)重量从所述作业船吊机(21)逐步传递到所述作业船(2)的锚桩悬挂平台(22)，进行所述锚桩(100)的水下翻桩作业；
S4：所述作业船吊机(21)连接所述锚桩悬挂平台(22)上的锚桩悬挂索具(23)；
S5：所述作业船吊机(21)起吊所述锚桩(100)，将所述锚桩(100)重量由所述锚桩悬挂平台(22)传递转移至所述作业船吊机(21)，将所述锚桩(100)垂直吊装下放至预定水深；
S6：ROV在水下调整所述锚桩(100)艏向，进行所述锚桩(100)的插桩作业；
S7：所述锚桩(100)依靠自身重量进行自行沉降。
2.根据权利要求1所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：
S11：所述锚桩(100)装船前，使用码头吊机(6)对所述锚桩(100)进行水平吊装测试，接受标准为所述锚桩(100)水平倾斜不大于0.5度，试吊后在所述锚桩(100)上标识重心。
3.根据权利要求2所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：
S12：所述锚桩(100)在装船时，按照装船布置方案进行所述锚桩(100)及锚桩链(200)在所述运输驳船(1)的布置与绑扎固定。
4.根据权利要求1所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述运输驳船(1)靠泊所述作业船(2)，所述作业船吊机(21)通过吊机吊装索具连接至所述锚桩(100)上已安装的水平吊装索具(3)，其中，所述水平吊装索具(3)包括安装于所述锚桩(100)第一位置的第一吊绳组件(31)以及安装于所述锚桩(100)第二位置的第二吊绳组件(32)；
所述第一吊绳组件(31)包括第一吊绳(311)、第二吊绳(312)与连接板(313)；所述连接板(313)上设有呈等边三角布置的第一连接孔(3131)、第二连接孔(3132)与第三连接孔(3133)；
所述第一吊绳(311)的第一端安装于所述锚桩(100)上、第二端安装于所述第一连接孔(3131)，所述第二吊绳(312)的第一端安装于所述第二连接孔(3132)中。
5.根据权利要求4所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31：在所述锚桩悬挂平台(22)上安装一套锚桩悬挂索具(23)；
步骤S32：当所述锚桩(100)在所述运输驳船(1)起吊后，将所述锚桩悬挂索具(23)通过一套传递索具(4)连接至所述第三连接孔(3133)：
步骤S33：按照预定速度下放所述作业船吊机(21)，将所述锚桩(100)重量从所述作业船吊机(21)传递到所述锚桩悬挂平台(22)，所述锚桩(100)在重量传递过程中逐渐由水平状态翻转至垂直状态。
6.根据权利要求5所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述ROV在水下拆除所述第二吊绳组件(32)并通过所述作业船吊机(21)回收至所述作业船(2)的甲板。
7.根据权利要求6所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在步骤S4中，所述作业船吊机(21)连接到所述锚桩悬挂索具(23)。
8.根据权利要求7所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S6中，所述ROV通过锚桩(100)上的ROV操作平台调整锚桩(100)的艏向。
9.根据权利要求8所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S6还包括：
S61：在所述锚桩(100)吊装下水前将导向架(400)安装至海底设计位置；
S62：所述锚桩(100)通过所述ROV调整好艏向后插入所述导向架(400)。
10.根据权利要求9所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤62中，所述ROV包括作业ROV(51)与观察ROV(52)，所述作业ROV(51)调整所述锚桩(100)的艏向，所述观察ROV(52)观察所述锚桩(100)的艏向调整情况。
11.根据权利要求9或10所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S6中，通过所述锚桩(100)上的导向板与所述导向架(400)上的导向槽，实现所述锚桩(100)艏向的精确调整。
12.根据权利要求11所述的大尺寸锚桩水下安装方法，其特征在于，在所述步骤S7中，所述锚桩(100)通过所述导向架(400)依靠自身重量逐渐贯入海底至设计深度并实现自由站立，所述作业ROV(51)在水下拆除所述第一吊绳组件(31)。
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- 2021-10-29 CN CN202111277542.XA patent/CN113981966A/zh active Pending
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