CN1186889A - 一种带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿 - Google Patents

Abstract

一种带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿,桩腿加工为空腹,空腹内上部对称等距离开有长椭圆形插销孔,桩腿下部外沿对称开有滑动槽,滑动框架套在桩腿下部的滑动槽上,桩靴伸缩翼对称铰接在滑动框架下部,上、下液缸安装在桩腿空腹内同一支架上。桩腿能提供较大的承载力和抗水平滑移力,桩靴能完全收到平台体内,平台作业水深范围加大;机构简单,操作方便,升降时间可节约1/3～1/2,工作效率大大提高。

Description

一种带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿

本发明属于海洋移动式平台桩腿和升降装置。

目前海洋移动式平台的桩腿按结构形式分为壳体式和桁架式两种，其中壳体式按其截面形式分为圆形(截面为圆形)和方形(截面为矩形)，桁架式按其截面形状可分为三角桁架式和四角桁架式等。

桩腿按其承载方式可分为摩擦支承桩和桩靴支承桩，摩擦支承桩下端不带桩靴，平台的垂向荷载主要靠桩壁的摩擦力来承担；桩靴支承桩又可分为独立桩靴式和沉垫式两种，平台的垂向载荷主要靠桩靴(或沉垫)底面土壤的反力来承担。

摩擦支承桩因要提供巨大的摩擦力，需要插入海底的深度比较大，拔桩很困难，但抗水平滑移力大，多用于永久性固定平台。

带桩靴(圆形或方形)的桩，由于桩靴尺寸较大(线性尺寸是桩体尺寸的2--4倍)，桩插入海底深度比较浅，这样有利于拔桩，但抗水平滑移能力差，同时有的桩靴在桩完全升起后不能收到平台体内，这样使平台吃水大大增加，影响了平台的作业水深，有的平台开了比桩靴尺寸略大的桩靴穴，但由于桩靴穴很大，平台结构处理起来比较复杂。

带整体沉垫的桩，沉垫支承面积大，沉垫不可能沉人海底，只能是坐在海底上，可提供很大的垂直承载力，适用于软土地基，但对海底平整度要求高，宏观坡度一般不能大于1.5°，而且沉垫易发生淘空、冲刷，易产生水平滑移，抗滑移稳定性较差。

常用的桩腿升降装置分为齿轮齿条式和液压缸顶升两种。

齿轮齿条式工作连续，升降速度快，操作性能好，由于齿轮和齿条的精密啮合要求，桩腿及齿轮的制造公差很小，制造工艺要求很高，小齿轮的载荷分配比较复杂，这些因素使得齿轮齿条升降系统造价高(是液压缸顶升式的3--5倍)，部件比较容易损坏。

液压缸顶升式由于采用了销子与销孔的配合，制造工艺要求低，每桩一般由上、下环梁、八个主油缸和八个插销油缸以及相应的液压系统组成，大多工作不连续，升降速度慢，而且存在制造成本较高、操作复杂等问题。

为了解决桩和桩靴的固定连接方式，使得桩不能突出桩靴底部，不能提供更大的抗滑移能力的问题，本发明将桩和桩靴通过滑动槽相连，使得桩在入泥后，能够伸出桩靴底部从而增大抗滑力，同时在升起时桩靴又在重力的作用下下落到桩下端，而不至于影响平台吃水。

为了解决现有桩靴平面尺寸大，或者突出在平台体外，影响平台吃水；或者平台体要开很大的桩靴穴以便于桩靴收到平台体内等诸多问题，本发明将桩靴设计成可伸缩式，亦即：在桩插入海底时桩靴伸开，可增大触地面积2--3倍，以提高承载能力，而当桩升起时，桩靴可以收缩，以便于收到平台体内。

为了解决液压缸顶升式升降装置的构造复杂及其工作不能连续的问题，本发明的这种双液缸连续升降装置，将原来的八个主油缸减少为两个，将原来的双环梁简化为双横梁，而且插销油缸数目也减少为原来的1/4，本发明的装置具有制造成本低、操作简单等优点。

本发明是这样实现的：桩腿[1]加工为空腹，空腹内上部对称等距离开有长椭圆形插销孔[4]，桩腿[1]的下部外沿对称开有滑动槽[13]，滑动框架[11]套在桩腿[1]下部的滑动槽[13]上，桩靴伸缩翼[12]对称铰接在滑动框架[11]下部；上、下液缸[5、7]安装在桩腿的空腹内，并固定在同一支架[6]上，上、下液缸[5、7]的活塞杆顶端连接有上、下横梁[2、8]。

说明书附图：

图1：带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿示意图

图2：带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿侧视示意图

图3：伸缩性桩靴(升起状态)示意图

图4：桩腿升降动作示意图(插桩工况)

图5：桩腿升降动作示意图(拔桩工况)附图说明：

1、桩腿

2、上横梁(带双向液缸)

3、上横梁插销

4、插销孔

5、上液缸

6、支架

7、下液缸

8、下横梁(带双向液缸)

9、下横梁插销

10、平台主体

11、滑动框架

12、桩靴伸缩翼

13、滑动槽

现结合说明书附图对本发明作进一步描述：

平台在拖航过程中，上、下液缸[5、7]的活塞杆处于缩回状态，上、下横梁插销[3、9]均在插销孔中，伸缩性桩靴在平台体内，桩腿通过固桩机构固好，平台拖至预定井位区域后，解除固桩块，开始下放桩腿，上横梁插销[3]缩回；上、下液缸[5、7]同时伸出，将桩下放一个行程；下横梁插销[9]缩回，同时上横梁插销[3]伸出；上、下液缸[5、7]同时缩回，将桩又下放一个行程；下横梁插销[9]伸出，同时上横梁插销[3]缩回，然后开始下一循环。把桩腿下放到离海底只有几米时暂停下放，平台在拖轮的帮助下定井位并就位，迅速将全部桩腿同步下放到触地，继续下放桩腿，在桩腿下插过程中，桩靴伸缩翼[1 2]受到土壤阻力渐渐翻转张开，直至呈水平状态，桩腿触地面积增大2--3倍，从而提高垂直承载力2--3倍，同时滑动框架[11]沿滑动槽[13]相对上滑，至滑动槽[13]最顶端，桩腿[1]突出桩靴底部2--4米，有利于提高桩的抗水平滑移能力，桩腿插至预定深度后，将平台调平，桩腿固好。

平台完成作业需离开井位时，首先将平台主体[10]降至预定的浮态吃水，然后开始拔桩动作。桩在支承状态下，上、下液缸[5、7]处于缩回状态，上、下横梁插销[3、9]在插销孔[4]中；下横梁插销[9]缩回；上、下液缸[5、7]同时伸出，将桩上拔一个行程；上横梁插销[3]缩回，同时下横梁插销[9]伸出；上、下液缸[5、7]同时缩回，将桩又上拔一个行程；上横梁插销[3]伸出，同时下横梁插销[9]缩回；然后开始下一循环。在拔桩过程中，桩腿[1]首先上拔，滑动框架[11]沿滑动槽[13]相对下落，直至滑动槽[13]最底端，滑动框架[11]和桩靴伸缩翼[12]开始受到上拔力，桩靴伸缩翼[12]发生翻转，拔出泥面后由于重力的作用自然下垂，桩靴径向尺寸减小，能够完全收到平台体内，而不影响平台的吃水。

本发明的可伸缩性桩靴与现有技术相比既能提供较大的承载力，又能提供较大的抗滑力；制造安装方便，成本低；桩靴能方便地全部收到平台体内，不影响平台吃水，使平台作业水深范围增大；并且插拔桩容易。双液缸连续升降装置与传统的液压顶升系统相比机构简单，主油缸和插销油缸数目为传统液压顶升系统的1/4；造价低，仅为传统液压顶升系统的1/3--1/2；长椭圆形销空，可以实现主油缸伸缩过程中的插拔销运动，插拔销容易，从而实现连续升降，升降时间(按同等平台计)可比传统液压顶升系统节约1/2--1/3，工作效率大大提高。

Claims (2)

1、一种带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿，它是由桩腿、液压站、油缸等组成，其特征是桩腿[1]加工为空腹，桩腿[1]空腹内上部对称等距离开有长椭圆形插销孔[4]，桩腿[1]的下部外沿对称开有滑动槽[13]；滑动框架[11]套在桩腿[1]下部的滑动槽[13]上，桩靴伸缩翼[12]对称铰接在滑动框架[11]下部。

2、根据权利要求1所述的一种带有可伸缩性桩靴的双液缸连续升降桩腿，其特征是上、下液缸[5、7]安装在桩腿[1]的空腹内，并固定在同一支架[6]上，上、下液缸[5、7]的活塞杆顶端连接有上、下横梁[2、8]。

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