专利名称：刚性桩基础气封底恒排量变化吃水下沉拔桩起浮法及基础装置的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种用恒排量变换吃水对大直径刚性桩基础进行下沉拔桩起浮与拖航的方法及其专用装置。
刚性桩基础承载能力大，抗冰和抗海浪能力强，而广泛用于近海底油田开发。固定平台是一种大刚度、大壁厚的钢质结构物，具有较长的使用寿命，然而边际油田的特点是开发期短，每处油井的寿命远远低于平台的使用寿命，油田一旦开采贻尽，价格昂贵;装有刚性桩基础的固定平台只能废弃于海上，这会造成很大的浪费，因为拆卸一个固定平台的费用远比建造一个固定平台要高，而且施工困难。固定平台大，重量大，搬运困难，因此预制程度小，现场工程大，工程费用高。现行的刚性桩基础结构一般采用固定封底，从浮运、拖运到下沉使基础结构接触泥面的整个吃水变化过程中，其排水量亦随之变化，受自由液面影响，故稳性差，动用辅助的机具设备多;一旦就位有偏差很难移位纠正，更不可能再次起浮。搬迁重复使用。
本发明的目的是提供一种用于海上平台的操作简便，可重复使用，辅助设备少的海中刚性基础下沉拔桩起浮法及其专用装置，以克服现有技术的缺点。
本发明刚性桩基础气封底浮运下沉采用恒排量变换吃水法，下沉时，供气管路6、7变为排气管路，使基础内的气体通过排气管路排出，海水则基础底部流入顶气室3，进而流入起浮下沉压载室2(下沉过程中起浮时的充气室2变为下沉时的压载室2)，以增加吃水，使基础下沉直到入泥，流入基础内的水的体积等于从基础内排出的气体体积，因此在平台下沉过程中，基础内的排水量始终保持不变。起浮时，首先将平台吃水调至等于水深，然后将拔桩起浮步骤分两步，第一步是顶气，即通过供气管路7向基础内部的起浮充气下沉压载室2充气，以便将基础结构顶出泥面而不会发生突跳，然后向基础内部继续充气。如果视基坑为“气缸”，其基础结构就为“活塞”，用充气方式将“活塞”顶出泥面后，“气缸”就不复存在，顶气也就不起任何作用了。第二步是待基础顶出泥面后，向基础内部继续充气，水则从基础内不断排出，平台上浮，吃水随之减少，当平台上升到拖航的要求时，将其拖至新的井位重新下沉就位安装。
将埋在泥面下的基础结构从泥内拔出，使平台重新处于漂浮状态，必须相继克服吸附力S、土质各层侧摩阻力f以及平台在水中的重量W′，即F＝S+W′+f其中F为上拔力吸附力虽然占比例很大，但基础只要稍微一动便在瞬间即会消失。侧摩阻力只在埋深范围内存在，而随着基础结构的上拔逐渐减小直至消失，当基础结构离开泥面以后，平台重力即平台本身重量W与浮力相等，使其处于漂浮状态。
在基础结构下沉、拔桩、起浮、拖航全过程中，其气封底均起承载底的作用。
上述的恒排水量变化吃水下沉拔桩起浮法采用的基础装置的内容是将3～4个刚性桩连在一起，组成一个整体基础结构，底部设计成非水、气封承载底。刚性桩外部为刚性壳体1，壳体1内上部是起浮充气下沉压载室2，下部为顶气室3，其间用闭合隔板4隔开，闭合隔板4上设有阀门5。此外，壳体1内装有两根供气管路6、7，一根供气管路6伸入到起浮充气下沉压载室2;另一根供气管路7伸入到顶气室3中。
起浮时，气体从供气管路7进入基础下部的顶气室3而将海水从基础底部排出，从而获得浮力，导致刚性桩基础上拔出泥面，之后继续充气，平台上升，吃水减小;下沉时，气体从供气管路6、7排出基础外(此时供气管路6、7变为排气管路)，海水从基础底部流入顶气室3，并通过闭合隔板4上阀门5流入下沉压载室2，导致平台下沉，吃水增大，直至基础底部接触泥面为止。
本发明利用充气排水取得浮力，放气进水使浮心位置上移，结构增大吃水，在减小、增大吃水时不会改变排水量，实现了恒排水量变化吃水的目的，使稳性提高，有利于准确定位。因为气体可以压缩的，拖运时在波浪作用下会自动产生平衡力矩，提高了整体拖航运输时的耐波性能。
庞大沉重的大型刚性桩基础结构，从海底泥面以下再次拔起移位重新使用，历来是可想而不可及的。本发明的拔桩法就可以将数千吨重的基础结构从地基中拔出搬运而再次使用。而且稳定性高，操作不复杂，安全可靠，且所需辅助设备少。
用本方法曾使一个埋入海底7米深，1100吨重的海洋石油钻井平台两次搬迁移位。克服吸附力，侧摩阻力和平台自重的拔力达到2500吨。而两次移位的起浮与下沉时间均不超过4天，大大提高了工作效率。
图1为本发明刚性桩基础结构示意图。
9.立柱间的连接装置，可采用桁架或粗管。
图2为刚性桩基础下沉就位各步骤示意3为刚性桩基础顶气拔桩各步骤示意图11.基坑图4为下沉时吃水增加而排水量不变时的原理示意图。
该图表示刚性桩基础吃水浅、中、深即h1、h2、h3三个位置时，排水量体积10均相等的情况。
本实施例中刚性桩基础采用4根立柱，每根立柱为外径Φ10m、高30m米的钢管。相邻2根立柱之间的连接装置9采用桁架。
立柱下部顶气室3内可安装导流下沉室基础装置8(CHN.89103544.3所介绍的)，或压载装置8
权利要求
1.一种刚性桩基础气封底恒排水量变化吃水下沉拔桩起浮法，其特征在于其拔桩起浮分两步第一步是顶气，通过供气管路8向起浮充气下沉压载室2充气，以便将基础结构顶出泥面，使平台的吃水等于水深，第二步是待基础被顶出泥面后，向基础内部继续充气，水则从基础内不断排出，平台上浮，吃水减少，直至达到拖航要求，再将平台拖至新的井位重新下沉就位安装，起浮时排水量始终不变；下沉时供气管路6变为排气管路，使基础内的气体通过排气管路排出，海水则从基础底部流入顶气室3，进而流入起浮充气下沉压载室2，以增加吃水，使基础下沉到泥面上，此时平台下沉到新井位水深，下沉过程中排水量不变。
2.一种如权利要求1所述的恒排水量变化吃水下沉拔桩起浮法的专用基础装置，其特征在于将3～4个大直径刚性桩连在一起，组成一个整体基础结构，底部设计成排水、气封承载底，所述的大直径刚性桩外部为刚性壳体1，壳体1内上部是起浮充气下沉压载室2，下部为顶气室3，其间用闭合隔板4隔开，闭合隔板4上设有阀门5，此外，壳体1内装有两根供气管路6、7，一根供气管路6伸入到起浮充气下沉压载室2;另一根供气管路7伸入到顶气室3中。
3.根据权利要求2所述的恒排量变化吃水下沉拔桩起浮法基础装置，其特征在于所述的大直径刚性桩壳体1内下部的顶气室3内装有导流下沉式基础8。
4.根据权利要求2所述的恒排量变化吃水下沉拔桩起浮法基础装置，其特征在于所述的大直径刚性桩壳体1内下部的顶气室3内装有压载基础8。
全文摘要
一种海上固定平台刚性桩基础气封底恒排量变化吃水下沉拔桩起浮法及基础装置。3～4根立柱相连构成整体基础，立柱内有充气室和顶气室，其间为带有阀门的闭合隔板，基础底部为气封底。拔桩起浮时向基础内充气将其顶出泥面，继续充气，吃水减少，直到拖航要求；下沉时，气体从基础内排出，海水流入基础，吃水增加。由于充放气体积等于排进水体积，故做到变化吃水而排量不变。本发明实施稳性高，耐波性能好，操作简便，辅助设备少。
文档编号E02B17/00GK1075762SQ9210135
公开日1993年9月1日 申请日期1992年2月28日 优先权日1992年2月28日
发明者王钦健 申请人:渤海石油公司工程设计公司