CN211849364U - 一种坐底自升式平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种坐底自升式平台，包括上船体、桩腿、下浮体、升降机构以及锁紧机构；桩腿穿设过上船体和下浮体；升降机构设于上船体上，实现桩腿与上船体相对运动；锁紧机构设于下浮体上，实现桩腿与下浮体相对静止；平台漂浮，上船体浮于水面，桩腿收起，下浮体收起至上船体底部，下浮体位于水面下；平台站立，桩腿伸出下浮体，下浮体下沉至海床上，桩腿插入海床固定下浮体；上船体被桩腿抬升，脱离出水面。本实用新型的坐底自升式平台，在插桩过程中无需大量注入压载水，既解决了因涌浪侵袭而导致平台稳定性较差的问题，又适用于较软质地；另外通过下浮体与桩腿共同承担且载荷可调的模式使平台更稳定。

Description

一种坐底自升式平台

技术领域

本实用新型涉及海洋工程平台领域，尤其涉及一种坐底自升式平台，主要用于实现海洋资源开发。

背景技术

海洋工程平台是用来实现海洋资源开发的必需装备，如开采油气的钻井平台、海上风电设备安装的施工平台及专用住宿平台；平台在开始正式作业之前，必须通过插桩或类似过程将地基压实，使其能抵抗暴风工况或者作业工况产生的最大支反力，防止发生桩腿突然沉降等危险。

自升式平台和坐底式平台是海洋工程平台两种典型的型式，在插桩或坐底作业中存在的问题如下：

传统的自升式平台带有若干独立桩腿，通过桩腿插入海床将船体抬升离开水面，躲避浪和流的袭击，适用于较硬的地质，但对于软地质来说，桩腿插深较深，在插桩即桩腿插入海床的过程中，对于某些“硬-软-硬”的特殊地质，容易发生穿刺风险，且桩腿底端往往带有较大面积的桩靴，在拔桩时需克服较大拔桩阻力，存在拔桩困难的问题。

而传统的坐底式平台通过若干立柱连接下浮体和主船体，注入大量的压载水将下浮体坐落在海床上，地基压实后开始施工作业。该模式有如下几点弊端：1、注入压载水耗时较长，影响作业效率；2、若干立柱将会遭受很大的水动力尤其是涌浪引起的水平载荷，导致下浮体在海床上稳定性较差；3、遇到较软的地质，下浮体入泥较深，会存在脱底困难的问题。

为解决上述两种平台存在的问题，一种全新理念的坐底自升式平台被创造出来，如申请号201721469034.0中公开的一种坐底自升式风电打桩船船，包括：上船体；起重机，起重机安装在上船体上；桩腿，桩腿安装在上船体上；下浮体，下浮体与桩腿连接；所述坐底自升式风电打桩船漂浮，上船体浮于水面上，桩腿收起，下浮体收起至上船体底部，下浮体位于水面下；所述坐底自升式风电打桩船站立，桩腿伸出，下浮体下沉至海床上，下浮体固定在海床上，上船体被桩腿顶起，上船体脱离水面。但是此坐底自升式风电打桩船如何实现作业时的稳定插桩则需要进一步研究解决。目前仅能查询到关于自升式平台的插桩及预压载的相关资料，如申请号201811136175.X公开的一种自升式平台的压桩站立方法，包括以下步骤：步骤一，将平台拖航至预定作业处，下放桩腿到泥面；步骤二，采用单桩腿动作调整平台的姿态，保证平台的纵倾和横倾角度；步骤三，启动升降装置，将平台缓慢举升，当平台的底面离水面合适的距离时停止升平台；步骤四，观察各桩腿一段时间，确定所述各桩腿稳定后开始预压载。以及申请号201020648786.5公开的一种海上自升式钻井平台插桩及拔桩自动控制装置，所述自升式钻井平台桩腿系统包括桩腿及安装在桩腿底端的桩靴，该自动控制装置包括位移传感器、力传感器、计算机监测控制系统、压载泵开关、拔桩作业控制开关和冲桩阀，所述位移传感器和力传感器安装在所述桩腿的弦杆上，所述压载泵开关装设在压载舱的压载泵控制系统处，所述拔桩作业控制开关设于甲板控制房里，以控制拔桩作业时压载舱的排水开关，该冲桩阀安装在桩靴上并与冲桩管线相连，所述位移传感器测量桩体入泥深度，所述力传感器测量桩腿承载力及拔桩力，所述位移传感器和力传感器测量的插桩及拔桩过程中的数据传递到计算机监测控制系统，以控制压载泵开关、冲桩阀及拔桩作业控制开关。但是关于坐底自升式平台的插桩和压载仍处于空白状态。

鉴于上述情况，需要研发一种新型的坐底自升式平台，无需大量注入压载水，同时既能解决因涌浪侵袭而导致平台稳定性较差的问题，又适用于较软质地。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型目的是提供一种坐底自升式平台，在插桩过程中无需大量注入压载水，同时既能解决因涌浪侵袭而导致平台稳定性较差的问题，又适用于较软质地；另外该平台通过下浮体与桩腿共同承担且载荷可调的模式使平台更稳定。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型提供了一种坐底自升式平台，包括上船体、桩腿以及下浮体，

所述平台还包括升降机构以及锁紧机构，

所述桩腿穿设过所述上船体和所述下浮体；

所述升降机构设于所述上船体上，实现所述桩腿与所述上船体相对运动；

所述锁紧机构设于所述下浮体上，实现所述桩腿与所述下浮体相对静止；

所述平台漂浮，所述上船体浮于水面，所述桩腿收起，所述下浮体收起至所述上船体底部，所述下浮体位于水面下；

所述平台站立，所述桩腿伸出所述下浮体，所述下浮体下沉至海床上，所述桩腿插入海床固定所述下浮体；所述上船体被所述桩腿抬升，脱离出水面。

优选地，所述锁紧机构的档位不高于6000t。

优选地，所述下浮体中注入或排出压载水，以调节所述下浮体重心。

优选地，所述桩腿有四根，对称设于所述上船体和所述下浮体上。

优选地，所述平台上设有监测机构。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型的坐底自升式平台，拥有上船体和下浮体，二者通过桩腿连接，以及上船体和下浮体上设置的升降机构和锁紧机构，使上船体与下浮体可开可合；

2.本实用新型的坐底自升式平台，通过将桩腿伸出下浮体插入海床以及上船体抬升离开水面，可躲避涌浪侵袭，下浮体提供了巨大的浮力和坐底面积，与插入海床的桩腿一起共同承担上船体带来的垂向载荷和弯矩，适用于较软的地质；

3.本实用新型的坐底自升式平台，下浮体和桩腿之间为设定承载下的固定连接，其承载能力可以分级调整，从而实现下浮体和桩腿间的载荷分配，当垂向载荷小于设定值时，载荷由下浮体承担，当垂向载荷超过设定值时，多余载荷由桩腿底部承担，二者共同承载且载荷可调，进而使平台更稳定；

4.本实用新型的坐底自升式平台在插桩过程中，通过将桩腿预伸出一段距离，便于下浮体坐落海床时，实现快速插桩定位，防止平台发生滑移；

5.本实用新型的坐底自升式平台在插桩过程中，通过对下浮体以及桩腿的预压载，使地基逐渐压实，从而使平台更稳定；

6.本实用新型的坐底自升式平台在插桩过程中，始终由下浮体承担着大部分载荷，能够避免因某根桩腿突然沉降所导致的平台倾斜风险。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型坐底自升式平台的结构示意图；

图2为本实用新型坐底自升式平台桩腿标记示意图；

图3为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法流程示意图；

图4为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S10示意图；

图5为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S20示意图；

图6为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S30示意图；

图7为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S40示意图；

图8为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S50示意图；

图9为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S60示意图；

图10为本实用新型坐底自升式平台的插桩方法中步骤S70示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。

如图1所示，本实施例所提供的坐底自升式平台10，包括上船体101、下浮体102、桩腿103、升降机构104以及锁紧机构105；其中桩腿103穿设过上船体101和下浮体102，通过升降机构104与上船体101连接，通过锁紧机构105与下浮体102连接，桩腿103有4根，对称设置在上船体101和下浮体102上；通过启动升降机构104实现桩腿103与上船体101相对运动；通过使锁紧机构105处于工作状态，实现桩腿103与下浮体102相对静止；锁紧机构105的档位不高于6000t；坐底自升式平台10上还设有监测机构106，便于监测插桩过程中坐底自升式平台10上各个部位的状态及受力情况。

监测机构106包括倾角监测机构、载荷监测机构以及深度监测机构，监测机构106设置在坐底自升式平台10上(参见图1)；倾角监测机构设置在坐底自升式平台10上，用于监测上船体101和下浮体102的倾斜角度；载荷监测机构设置在坐底自升式平台10上，用于监测桩腿103、下浮体102、升降机构104以及锁紧机构105的载荷和受力情况；深度监测机构设置在坐底自升式平台10上，用于监测桩腿103的下水深度以及入泥深度。

当坐底自升式平台10漂浮时(参见图4)，上船体101浮于水面，桩腿103收起，下浮体102收至上船体101底部，下浮体102位于水面下；当坐底自升式平台10站立时(参见图10)，桩腿103伸出，下浮体102下沉至海床上，下浮体102固定在海床上，桩腿103插入到海床的泥中，上船体101被桩腿103抬升，上船体101脱离出水面。

在坐底自升式平台10插桩过程中，可以通过向下浮体102中注入或排出压载水，来调节下浮体102的重心；通过调节上船体101内的压载水，调节坐底自升式平台10的水平倾斜角度。

针对单根桩腿103分析，桩腿103上的升降机构104启动时，使桩腿103相对于上船体101上升或下降；桩腿103上的锁紧机构105处于工作状态时，桩腿103相对于上船体101静止；通过对升降机构104以及锁紧机构105的调节，实现桩腿103、上船体101以及下浮体102的相对运动。

图4所示的漂浮状态，该坐底自升式平台10漂浮于水面，以进行调遣和拖航；图10所示的站立状态是作业状态，在升降机构104以及锁紧机构105的作用下，下浮体102下沉至海床上，桩腿103插入到海床的泥中，该坐底自升式平台10依靠下浮体102以及桩腿103与海床之间的水平剪力来实现抵抗水平载荷；坐底自升式平台10依靠下浮体102提供的巨大浮力和坐底面积，以及插入海床的桩腿103共同承担上船体带来的垂向载荷和弯矩，适用于不同质地的海床；同时由于上船体101抬升离开水面，可以避免涌浪侵袭。

本实用新型的坐底自升式平台在施工作业时，通过下述的插桩方法完成：

如图3所示，坐底自升式平台的插桩方法，包括以下步骤：

步骤S10：平台移位至指定位置

将上船体101和下浮体102合二为一，桩腿103收回至拖航位置，平台移位至指定位置。坐底自升式平台10的状态如图4所示。

步骤S20：预伸桩腿103

桩腿103预伸前，向下浮体102内注入压载水，以降低平台重心；桩腿103预伸时，使平台一条对角线上两桩腿103的锁紧机构105处于工作状态，对另一条对角线上的两桩腿103采取“桩腿下降”操作，使两桩腿103预伸至预定距离；重复上述步骤，完成剩余桩腿103的预伸；通过预伸桩腿103，以便下浮体102底部坐落于海床时，实现快速插桩定位，防止平台发生滑移。坐底自升式平台10的状态如图5所示。

步骤S30：下放下浮体102

下放下浮体102前，通过倾角监测机构监测上船体101与下浮体102水平倾斜角度，若水平倾斜角度大于预定角度0.3°时，可调整上船体101内的压载水将上船体101与下浮体102的水平倾斜角度调至0.3°以内；调节锁紧机构105至工作状态；采取“桩腿下降”操作，同时下放下浮体102至海床。坐底自升式平台10的状态如图6所示。

步骤S40：抬升上船体101离开水面

调整平台倾斜角度至0.3°以内；对上船体101采取“平台上升“操作，抬升上船体101离开水面，至预定气隙高度。坐底自升式平台7的状态如图7所示。

步骤S50：预压载下浮体102至目标载荷

采用对角预压载操作对下浮体102进行预压载，调节平台一条对角线上两桩腿103的锁紧机构105至工作状态，对另一条对角线上的两桩腿103采取“桩腿上升”操作，至预压载的对角下浮体102达到目标载荷，保压一段时间，至平台稳定；重复上述步骤，完成剩余对角下浮体102的预压载。坐底自升式平台10的状态如图8所示。

或者采用整体预压载操作，通过在上船体101内注入压载水，使下浮体102达到目标载荷，保压一段时间，至平台稳定。

步骤S60：预压载桩腿103至目标载荷

采用对角预压载操作对桩腿103进行预压载，调节平台一条对角线上两桩腿103锁紧机构105至最高档位，调整另一条对角线上两桩腿103处锁紧机构105至预定档位后，采取“桩腿下降”操作，至预压载的桩腿103底部达到目标载荷，保压一段时间，至平台稳定；重复上述步骤，完成剩余桩腿103的预压载；在此过程中通过载荷监测机构实时监测桩腿103底部载荷情况。坐底自升式平台10的状态如图9所示。

步骤S70：抬升上船体101至工作气隙

对上船体101采取“平台上升”操作，抬升上船体101至工作气隙。坐底自升式平台10的状态如图10所示。

上述步骤中：“桩腿下降”是指启动升降机构104，使桩腿103相对于上船体101下降。

“桩腿上升”是指启动升降机构104，使桩腿103相对于上船体101上升。

“平台上升”是指启动升降机构104，使上船体101相对于桩腿103上升。

保压是指使传递到地基的载荷保持一段时间，以便地基压实。

下面通过两个实施例进一步对坐底自升式平台的插桩过程进行描述。

实施例1

以一座2500t起重能力的坐底自升式平台为例，对上述插桩方法详细说明，具体步骤如下：

步骤S10：平台移位至指定位置。

平台移位前事先对作业区域内的地质进行勘探和扫海工作，掌握每个作业地点所处的地质条件和海底地形等信息，确保其满足坐底自升式平台10的作业条件。

平台通过拖轮或自行移驳至相应施工位置，此时的状态如图3所示，上船体101和下浮体102合二为一，下浮体102和桩腿103收回至拖航位置，负责连接下浮体102和桩腿103的锁紧机构105档位设置为最高档位6000t，采用动力定位或锚泊定位的方式确保平台位于指定位置。

步骤S20：预伸桩腿103。

根据作业地点的地质条件，在下放下浮体102之前，需要将四根桩腿103提前预伸出一段距离如5m，待下浮体102底部坐落在海床上时，这部分预伸的桩腿103能实现快速插桩定位的作用，防止平台在风浪流等环境载荷影响下发生滑移，保证平台安全。

根据沉浮稳性的需要，在桩腿103预伸前，需要在下浮体102内注入适量的压载水，以降低平台重心高度，防止平台在下浮体102沉浮过程中发生倾覆。

下浮体102净浮力向上，通过监测机构106监测所得下浮体压载水量，综合下浮体排水量及自重计算得出其净浮力为8000t，负责连接下浮体102和桩腿103的锁紧机构105固定设置在下浮体102的上表面，并始终承受向上的反力2000t，可采用对角处理的方式实现桩腿103预伸。

为便于表述，将四根桩腿103分别区别标记为103A、103B、103C、103D，如图2所示。桩腿103预伸前，调整平台基本水平，最优地保证上船体101水平倾斜角度在0.3°以内，打开桩腿103A、103D处的锁紧机构105，此时桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于非工作状态，桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于工作状态，然后启动上船体101的桩腿103A、103D处的升降机构104，对桩腿103A、103D采取“桩腿下降”操作，直至桩腿103A、103D比初始高度降低5m±0.5m。

重复上述步骤，打开桩腿103B、103C处的锁紧机构105，此时桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于非工作状态，桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于工作状态，然后启动上船体101的桩腿103B、103C处的升降机构104，对桩腿103B、103C采取“桩腿下降”操作，直至103B、103C比初始高度降低5m±0.5m。至此，预伸桩腿103动作完成，如图5所示。

步骤S30：下放下浮体102至海床。

在下放下浮体102前，通过倾角监测机构监测上船体101和下浮体102的水平倾斜角度，当上船体101和下浮体102的倾斜角度大于预定角度0.3°时，可通过调整上船体101内的压载水对上船体101和下浮体102的倾斜角度进行调整，确保上船体101和下浮体102的倾斜角度相同且不大于预定角度0.3°，以确保平台稳定；确认四根桩腿103的锁紧机构105均处于最高档6000吨的设定值。

同时启动上船体101四根桩腿103处的升降机构104，对其采取“桩腿下降”的动作，必须保证同时同步下放下浮体102，避免出现因下放速度不一致所导致桩腿103和下浮体102卡死现象。

继续下放下浮体102，直至桩腿103触底海床，密切关注桩腿103的下放高度，根据深度监测机构实时监测的水深数据对桩腿103触底状态进行预判，并且可通过观察上船体101的四角吃水显示来判断桩腿103入泥的先后顺序，比如艏部左舷的吃水减少，表示桩腿103A触底，艉部右舷的吃水减少，则表示桩腿103D也已经触底，以此类推，直至四根桩腿103全部入泥且下浮体102坐落到海床上；在此过程中，需始终保持平台倾角在0.3°以内。此时，坐底自升式平台10的状态如图6所示。

步骤S40：抬升上船体101离开水面。

下浮体102坐落到海床后，此时四根桩腿103上锁紧机构105的档位仍设置为6000t。确认上船体101倾斜角度在0.3°以内，且上船体101各升降机构104的受载在额定抬升范围内，另外在上船体101压载舱内预留足够内循环压载水供抬升过程中所用。同时启动上船体101四根桩腿103处的升降机构104，将上船体101抬升离开水面，此过程中，经监测机构106监测的相关数据计算得出，单根桩腿103处的锁紧机构105受力为5500t，上船体101及桩腿103载荷均通过锁紧机构105传递至下浮体102，导致下浮体102入泥深度不断增加，入泥深度可通过深度监测机构实时监控。

抬升上船体101直至船底板离开水面后，气隙高度维持在0.5m±0.1m，设置较小的气隙高度主要防止插桩过程中由于地基未压实导致的平台倾斜的风险。完成后坐底自升式平台10的状态如图7所示。

步骤S50：预压载下浮体102至目标载荷。(采用对角预压载)

为保证平台工作安全，需要将下浮体102底部的地基和桩腿103底部的地基压实，根据本实例支反力计算结果显示，需要将单根桩腿103预压载至支反力值为10000t，设定锁紧机构105和桩腿103底端承载比例为6比4，则需要将每根桩腿103处的锁紧机构105及其连接的下浮体102预压载至6000t，将桩腿103底部预压载至4000t。对整个平台的预压载分为下浮体102预压载和桩腿103预压载两个步骤。

四根桩腿103处的锁紧机构105受力均为5500t，上船体101的升降机构104受力均为4500t。

采用对角预压载，通过操作上船体101的升降机构104来实现下浮体102的对角预压载，具体操作如下：

确认桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于工作状态且在最高档位6000t；然后启动桩腿103B、103C处的升降机构104，对桩腿103B、103C采取“桩腿上升”动作，直到升降机构104受力达到4000t；随着载荷的转移，此时桩腿103A、103D处的升降机构104受力均为5000t，桩腿103A、103D处的锁紧机构105受力均达到6000t，保压一段时间，通过观察气隙高度及下浮体102入泥深度，直至二者不再发生变化，平台稳定，则判定桩腿103A、103D处的下浮体102预压载完成。

重复上述步骤，确认桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于工作状态且在最高档位6000t；然后启动桩腿103A、103D处的升降机构104，对桩腿103A、103D采取“桩腿上升”动作，直到升降机构104受力达到4000t；随着载荷的转移，此时桩腿103B、103C处的升降机构104受力均为5000t，桩腿103B、103C处的锁紧机构105受力均达到6000t，保压一段时间，通过观察气隙高度及下浮体102入泥深度，直至二者不再发生变化，平台稳定，则判定桩腿103B、103C处的下浮体102预压载完成。

当下浮体102预压载完成后，继续调整上船体101的气隙高度为0.5m±0.1m，坐底自升式平台10的状态如图8所示。

步骤S60：预压载桩腿103至目标载荷。

采用对角预压载的方式对桩腿103进行预压载，调整对角两根桩腿103处的锁紧机构105的载荷设定，对这两根桩腿103采取“桩腿下降”的操作，使得多余的垂向载荷传递到桩腿103底部。

预压载桩腿103A、103D至底部承载4000t：确认桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于工作状态且在最高档位6000t；分级调整桩腿103A、103D处的锁紧机构105的档位，各级之间差值可较优的设置为500t，直至桩腿103A、103D的锁紧机构105受力为1500t；然后启动上船体101的桩腿103A、103D处的升降机构104，对桩腿103A、103D采取“桩腿下降”的操作，直到桩腿103A、103D底部载荷显示其受力达到4000t，保压一段时间，通过观察桩腿103高度，直至其不再发生变化，平台稳定，则判定桩腿103A、103D预压载完成。

重复上述步骤，预压载桩腿103B、103C至底部承载4000t。确认桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于工作状态且在最高档位6000t，分级调整桩腿103B、103C处的锁紧机构105的档位，各级之间差值可较优的设置为500t，直至桩腿103B、103C的锁紧机构105受力为1500t，然后启动上船体101的桩腿103B、103C处的升降机构104，对桩腿103B、103C采取“桩腿下降”动作，直到桩腿103B、103C底部载荷显示其受力达到4000t，保压一段时间，通过观察桩腿103高度，直至其不再发生变化，平台稳定，则可判定桩腿103B、103C预压载完成。

四根桩腿103预压载完成后，重新调整下浮体102四根桩腿103的锁紧机构105均处于最高档6000t，坐底自升式平台10的状态如图9所示。

步骤S70：抬升上船体101至工作气隙。

确认上船体101倾斜角度在0.3°以内，对上船体101采取“平台上升”的操作，直至上船体101底部离开水面至工作气隙高度，坐底自升式平台10的状态如图10所示。

实施例2

以一座2500t起重能力的坐底自升式平台为例，对上述插桩方法详细说明，具体步骤如下：

步骤S10：平台移位至指定位置。

平台移位前事先对作业区域内的地质进行勘探和扫海工作，掌握每个作业地点所处的地质条件和海底地形等信息，确保其满足坐底自升式平台10的作业条件。

平台通过拖轮或自行移驳至相应施工位置，此时的状态如图3所示，上船体101和下浮体102合二为一，下浮体102和桩腿103收回至拖航位置，负责连接下浮体102和桩腿103的锁紧机构105档位设置为最高档位6000t，采用动力定位或锚泊定位的方式确保平台位于指定位置。

步骤S20：预伸桩腿103。

根据作业地点的地质条件，在下放下浮体102之前，需要将四根桩腿103提前预伸出一段距离如5m，待下浮体102底部坐落在海床上时，这部分预伸的桩腿103能实现快速插桩定位的作用，防止平台在风浪流等环境载荷影响下发生滑移，保证平台安全。

根据沉浮稳性的需要，在桩腿103预伸前，需要在下浮体102内注入适量的压载水，以降低平台重心高度，防止平台在下浮体102沉浮过程中发生倾覆。

下浮体102净浮力向上，通过监测机构106监测所得下浮体压载水量，综合下浮体排水量及自重计算得出其净浮力为8000t，负责连接下浮体102和桩腿103的锁紧机构105固定设置在下浮体102的上表面，并始终承受向上的反力2000t，可采用对角处理的方式实现桩腿103预伸。

为便于表述，将四根桩腿103分别区别标记为103A、103B、103C、103D，如图2所示。桩腿103预伸前，调整平台基本水平，最优地保证上船体101水平倾斜角度在0.3°以内，打开桩腿103A、103D处的锁紧机构105，此时桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于非工作状态，桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于工作状态，然后启动上船体101的桩腿103A、103D处的升降机构104，对桩腿103A、103D采取“桩腿下降”操作，直至桩腿103A、103D比初始高度降低5m±0.5m。

重复上述步骤，打开桩腿103B、103C处的锁紧机构105，此时桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于非工作状态，桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于工作状态，然后启动上船体101的桩腿103B、103C处的升降机构104，对桩腿103B、103C采取“桩腿下降”操作，直至103B、103C比初始高度降低5m±0.5m。至此，预伸桩腿103动作完成，如图5所示。

步骤S30：下放下浮体102至海床。

在下放下浮体102前，通过倾角监测机构监测上船体101和下浮体102的水平倾斜角度，当上船体101和下浮体102的倾斜角度大于预定角度0.3°时，可通过调整上船体101内的压载水对上船体101和下浮体102的倾斜角度进行调整，确保上船体101和下浮体102的倾斜角度相同且不大于预定角度0.3°，以确保平台稳定；确认四根桩腿103的锁紧机构105均处于最高档6000吨的设定值。

同时启动上船体101四根桩腿103处的升降机构104，对其采取“桩腿下降”的动作，必须保证同时同步下放下浮体102，避免出现因下放速度不一致所导致桩腿103和下浮体102卡死现象。

继续下放下浮体102，直至桩腿103触底海床，密切关注桩腿103的下放高度，根据深度监测机构实时监测的水深数据对桩腿103触底状态进行预判，并且可通过观察上船体101的四角吃水显示来判断桩腿103入泥的先后顺序，比如艏部左舷的吃水减少，表示桩腿103A触底，艉部右舷的吃水减少，则表示桩腿103D也已经触底，以此类推，直至四根桩腿103全部入泥且下浮体102坐落到海床上；在此过程中，需始终保持平台倾角在0.3°以内。此时，坐底自升式平台10的状态如图6所示。

步骤S40：抬升上船体101离开水面。

下浮体102坐落到海床后，此时四根桩腿103上锁紧机构105的档位仍设置为6000t。确认上船体101倾斜角度在0.3°以内，且上船体101各升降机构104的受载在额定抬升范围内，另外在上船体101压载舱内预留足够内循环压载水供抬升过程中所用。同时启动上船体101四根桩腿103处的升降机构104，将上船体101抬升离开水面，此过程中，经监测机构106监测的相关数据计算得出，单根桩腿103处的锁紧机构105受力为5500t，上船体101及桩腿103载荷均通过锁紧机构105传递至下浮体102，导致下浮体102入泥深度不断增加，入泥深度可通过深度监测机构实时监控。

抬升上船体101直至船底板离开水面后，气隙高度维持在0.5m±0.1m，设置较小的气隙高度主要防止插桩过程中由于地基未压实导致的平台倾斜的风险。完成后坐底自升式平台10的状态如图7所示。

步骤S50：预压载下浮体102至目标载荷。(采用整体预压载)

为保证平台工作安全，需要将下浮体102底部的地基和桩腿103底部的地基压实，根据本实例支反力计算结果显示，需要将单根桩腿103预压载至支反力值为10000t，设定锁紧机构105和桩腿103底端承载比例为6比4，则需要将每根桩腿103处的锁紧机构105及其连接的下浮体102预压载至6000t，将桩腿103底部预压载至4000t。对整个平台的预压载分为下浮体102预压载和桩腿103预压载两个步骤。

四根桩腿103处的锁紧机构105受力均为5500t，上船体101的升降机构104受力均为4500t。

对下浮体102的预压载可以通过整体预压载的方式实现，可在上船体101内注入足量的压载水，使得桩腿103A、103B、103C、103D处的锁紧机构105同时达到预压载目标值6000t，保压一段时间后，通过观察下浮体102入泥深度，直至下浮体102入泥深度不再变化，则判定桩腿103A、103B、103C、103D处下浮体102预压载完成。

当下浮体102预压载完成后，继续调整上船体101的气隙高度为0.5m±0.1m，坐底自升式平台10的状态如图8所示。

步骤S60：预压载桩腿103至目标载荷。

采用对角预压载的方式对桩腿103进行预压载，调整对角两根桩腿103处的锁紧机构105的载荷设定，对这两根桩腿103采取“桩腿下降”的操作，使得多余的垂向载荷传递到桩腿103底部。

预压载桩腿103A、103D至底部承载4000t：确认桩腿103B、103C处的锁紧机构105处于工作状态且在最高档位6000t；分级调整桩腿103A、103D处的锁紧机构105的档位，各级之间差值可较优的设置为500t，直至桩腿103A、103D的锁紧机构105受力为1500t；然后启动上船体101的桩腿103A、103D处的升降机构104，对桩腿103A、103D采取“桩腿下降”的操作，直到桩腿103A、103D底部载荷显示其受力达到4000t，保压一段时间，通过观察桩腿103高度，直至其不再发生变化，平台稳定，则判定桩腿103A、103D预压载完成。

重复上述步骤，预压载桩腿103B、103C至底部承载4000t。确认桩腿103A、103D处的锁紧机构105处于工作状态且在最高档位6000t，分级调整桩腿103B、103C处的锁紧机构105的档位，各级之间差值可较优的设置为500t，直至桩腿103B、103C的锁紧机构105受力为1500t，然后启动上船体101的桩腿103B、103C处的升降机构104，对桩腿103B、103C采取“桩腿下降”动作，直到桩腿103B、103C底部载荷显示其受力达到4000t，保压一段时间，通过观察桩腿103高度，直至其不再发生变化，平台稳定，则可判定桩腿103B、103C预压载完成。

四根桩腿103预压载完成后，重新调整下浮体102四根桩腿103的锁紧机构105均处于最高档6000t，坐底自升式平台10的状态如图9所示。

步骤S70：抬升上船体101至工作气隙。

确认上船体101倾斜角度在0.3°以内，对上船体101采取“平台上升”的操作，直至上船体101底部离开水面至工作气隙高度，坐底自升式平台10的状态如图10所示。

在实施例1和实施例2中的坐底自升式平台10，在插桩过程中，监测机构106能够监测到上船体101、下浮体102、桩腿103、升降机构104以及锁紧机构105的状态，坐底自升式平台10根据各部件具体情况，通过升降机构104和锁紧机构105控制上船体101、下浮体102以及桩腿103运动。

本实用新型提供的一种坐底自升式平台，拥有上船体和下浮体，二者之间通过桩腿进行连接，通过坐底自升式平台上设置的升降机构以及锁紧机构，使上船体和下浮体可开可合；在施工作业时，通过将桩腿伸出下浮体插入海床，上船体抬升离开水面，可躲避涌浪侵袭，另外下浮体提供了巨大的浮力和坐底面积，与插入海床的桩腿一起共同承担上船体带来的垂向载荷和弯矩，适用于较软的地质；在插桩过程中，始终由下浮体承担着大部分载荷，能够避免因某根桩腿突然沉降所导致的平台倾斜风险。此外，下浮体和桩腿之间为设定承载下的固定连接，其承载能力可以分级调整，从而实现下浮体和桩腿间的载荷分配，当垂向载荷小于设定值时，载荷由下浮体承担，当垂向载荷超过设定值时，多余载荷由桩腿底部承担，这种二者共同承载且载荷可调的模式正是本实用新型的核心理念。

综上所述，上述实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种坐底自升式平台，包括上船体、桩腿以及下浮体，其特征在于，所述平台还包括升降机构以及锁紧机构，

所述桩腿穿设过所述上船体和所述下浮体；

所述升降机构设于所述上船体上，实现所述桩腿与所述上船体相对运动；

所述锁紧机构设于所述下浮体上，实现所述桩腿与所述下浮体相对静止；

所述平台漂浮，所述上船体浮于水面，所述桩腿收起，所述下浮体收起至所述上船体底部，所述下浮体位于水面下；

所述平台站立，所述桩腿伸出所述下浮体，所述下浮体下沉至海床上，所述桩腿插入海床固定所述下浮体；所述上船体被所述桩腿抬升，脱离出水面。

2.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述锁紧机构的档位不高于6000t。

3.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述下浮体中注入或排出压载水，以调节所述下浮体重心。

4.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述桩腿有四根，对称设于所述上船体和所述下浮体上。

5.如权利要求1所述的平台，其特征在于，所述平台上设有监测机构。

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