自升式平台桩腿的安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自升式平台的建造领域，特别涉及一种自升式平台桩腿的安装方法。
【背景技术】
[0002]按照目前世界范围内自升式平台的发展趋势，自升式平台桩腿的建造高度将会越来越高，未来几年作业水深范围400英尺、500英尺的自升式平台将成为自升平台的主流产品。自升式平台一般包括主船体和可相对于主船体升降的三个桁架式桩腿，平台作业时，桩腿下伸到海底站立在海床上而支撑主船体，使主船体与海面具有一定的距离。
[0003]自升式平台在建造时，即需要将桩腿安装于主船体上，随着自升式平台的作业水深的增加，桩腿高度也随着增加。在自升式平台建造时，桩腿会分为多个分段，而后在高度方向上依次合拢各个桩腿分段，随着桩腿高度的升高，桩腿最上端摆幅就越大，给桩腿分段的安装带来了很大的难题。
[0004]目前，大型桁架式桩腿平台桩腿的安装方法主要有四种:
[0005]一、岸吊合拢法:如申请号为201010115089.8的中国发明专利公开了一种自升式钻井平台桁架式桩腿合拢方法，该方法的主要步骤如下:将多个桩腿分段竖直后在陆地上进行预合拢；将下水后的船体固定在码头、在码头上利用起重能力很强的岸吊将经过预合拢后的桩腿分段进行合拢。这种方法的优点是在码头进行合拢工作受海况影响较小，并且各桩腿合拢的步骤可并行进行。缺点是这种桩腿安装方法需要依靠起重能力很强的岸吊来完成，受资源限制太大，并且随着桩腿高度的升高，对吊车起重能力的要求也越来越大，例如目前400英尺平台桩腿高度167米，需要170米左右的岸吊完成吊装，而建造吊车花费的成本巨大，该方法不易通用。
[0006]二、水上拖移安装方法:如申请号为200710157586.2的中国发明专利公开了一种大型桁架式桩腿水上拖移安装方法，其安装方法的概况如下:预定海域插桩；安装拖移机构；吊车吊起桩腿分段至拖移机构，借助升降装置使平台升到指定高度；用拖移机构实现合拢；下降平台进行下一周期合拢。该水上拖移安装方法优点是:无需大型海吊即可完成桩腿分段的安装。缺点是需要主船体(即，平台)升降，在船体升降过程中平台上无法施工，人员上下不便，升桩后平台上不宜有过多的人员，而且平台升降次数极为有限，缩短了平台使用寿命。
[0007]三、站桩合拢方法:这种方法的大致步骤为:主船体下水后先将桩腿升降系统调试完成；选择合拢的海床；平台在该海床上进行站桩；利用海吊将分段吊至桩腿合拢口处进行桩腿安装。
[0008]四、深海合拢方法:这种方法的大致步骤为:建立基层桩腿分段，将平台驶入深海区域，运用驳船运送桩腿分段到合拢区域，使用导轨或者海吊将桩腿分段合拢到基层桩腿分段上，合拢完成后下降桩腿，进行下一个周期的合拢。这种方法虽说合拢时平台始终处于漂浮状态，但这种方法合拢由于要处于深海区，因此受风浪涌的条件限制，基本没有船厂采用。
[0009]第二种和第三种方法是目前海洋工程行业普遍采用的桩腿安装方式，但均需要主船体进行站桩。而进行主船体站桩必须达到两个条件:1、压桩对海床的地质条件要求很严格，若海床地质处在“硬-软粘土层”(俗称鸡蛋壳底层)时，极易发生“压桩穿刺”，破坏桩腿结构，因此，需要寻找合适的海床进行站桩；2、站桩时由于桩腿需要下降，因此桩腿升降系统必须全部调试完成。按照施工工序，桩腿升降系统调试和桩腿合拢按照串联方式进行，这种方式使得平台的整个建造周期要延迟2个月左右。
[0010]在目前各船厂均想方设法压缩建造周期的大趋势下，需要一种方法来避免升降系统调试无法按时完成、海床不适合站桩等因素对桩腿安装的制约，减少平台制作周期。
【发明内容】
[0011]基于上述【背景技术】的不足，本发明提供一种自升式平台桩腿的安装方法，以解决现有平台桩腿的合拢时间长、工作效率低、受海况影响严重等问题。
[0012]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种自升式平台桩腿的安装方法，包括步骤:
[0013]使已建立有基层桩腿段的主船体定位浮于干船坞内；
[0014]保持基层桩腿段相对于主船体在竖直方向上的静止状态，利用海吊逐次将待安装的桩腿分段吊装至合拢口处，对桩腿分段进行定位焊接，直至主船体上的桩腿段达到预定的高度；其中，海吊定位于干船坞外海域的指定位置。
[0015]优选地，所述使已建立有基层桩腿段的主船体定位浮于干船坞内的步骤具体为:
[0016]使已建立有基层桩腿段的主船体下水；
[0017]将主船体移至干船坞内的预定位置，关闭干船坞的坞门，调节干船坞内水位至指定高度，对主船体系泊定位。
[0018]优选地，所述指定高度低于所述干船坞外海域的海平面高度。
[0019]优选地，所述主船体在所述干船坞内的吃水深度为一设定值。
[0020]优选地，所述利用海吊将桩腿分段吊装至合拢口处前还包括步骤:调节海吊与主船体上待安装桩腿分段处的相对位置。
[0021]优选地，所述调节海吊与主船体上待安装桩腿分段处的相对位置的步骤具体为:使主船体在干船坞内转动而调节待安装桩腿分段处与海吊之间的距离和角度。
[0022]优选地，一段桩腿分段合拢后至下一段桩腿分段合拢前，还包括步骤:调整主船体浮态使下一段桩腿分段安装位置处为水平状态。
[0023]优选地，所述主船体浮态调整通过调节主船体内压载水而实现。
[0024]优选地，所述桩腿分段截面呈等边三角形，所述海吊从所述等边三角形的顶点至重心方向的延长线一侧对桩腿分段进行吊装。
[0025]优选地，所述待安装的桩腿分段通过合拢工装定位至所述主船体的基层桩腿段上并定位焊接而合拢至基层桩腿段上。
[0026]优选地，所述使已建立有基层桩腿段的主船体定位浮于干船坞内前，利用龙门吊或岸吊将桩腿分段安装于主船体上而形成所述基层桩腿段。
[0027]由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于:
[0028]一、本发明的方法在进行桩腿的安装时无需使桩腿上下升降，这样保证了合拢时桩腿不需要反复升降，保护升降系统。
[0029]二、本发明的方法不需要在桩腿升降系统调试完成的情况下进行，并且在桩腿安装过程中可以同时进行升降系统的预调试，对升降系统尤其是齿轮箱参数进行校核工作，并可以在桩腿安装的整个周期安装间隙中并行穿插升降系统尤其是齿轮箱的点动升降调试，缩短生产周期，提高生产效率。
[0030]三、本发明的方法中，主船体浮于干船坞内，海吊则位于干船坞外，两者均在漂浮的状态下，利用绞盘、缆绳等工具，可以轻松地调节主船体的位置从而调节桩腿相对于海吊的位置和角度，通过干船坞内水位的控制还可进一步调节主船体和海吊之间的高度差。
[0031]四、本发明的方法中不需站桩，避免了受海床地质调节的影响，避免桩腿受海床地质影响而破坏。
【附图说明】
[0032]图1是本发明自升式平台桩腿安装方法一实施例的流程图。
[0033]图2是本发明自升式平台桩腿安装方法在实施时海吊与自升式平台的平面布置示意图。
[0034]图3是本发明自升式平台桩腿安装方法在实施时海吊与自升式平台桩腿的相对位置示意图。
[0035]图4是本发明自升式平台桩腿安装方法中海吊吊装桩腿分段的俯视示意图。
[0036]图5是海吊从桩腿分段等边三角形重心至顶点方向的延长线一侧吊装桩腿分段的示意图。
[0037]图6是海吊从桩腿分段等边三角形顶点至重心方向的延长线一侧吊装桩腿分段的示意图。
[0038]标号说明:1、自升式平台；11、主船体；12、桩腿；120、桩靴；121、基层桩腿段；122、桩腿分段;2、海吊;21、船体；22、吊杆;3、干船玛;31、坞门。
【具体实施方式】
[0039]体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0040]本发明提供一种自升式平台桩腿的安装方法，其中，如图2所示，该自升式平台I包括主船体11和可相对于主船体11升降的桩腿12，与目前常见的自升式平台结构一样，该自升式平台I上具有三个桩腿12，桩腿12在主船体11上呈等边三角形排布。本发明的方法即解决桩腿12的安装问题，参阅图1，该方法主要包括步骤:
[0041]SlO:使已建立有基层桩腿段的主船体定位浮于干船坞内；
[0042]S20:保持基层桩腿段相对于主船体在竖直方向上的静止状态，利用海吊逐次将待安装的桩腿分段吊装至合拢口处，对桩腿分段进行定位焊接，直至主船体上的桩腿段达到预定的高度；其中，海吊定位于干船坞外海域的指定位置。“合拢口处”是指需要安装桩腿分段的位置，其是一个动态的位置。以一个桩腿的建造过程为例，桩腿的建造过程是在基层桩腿段的基础上逐次沿高度方向合拢桩腿分段，具体过程为依次在基层桩腿段上合拢第一段桩腿分段，而后在第一段桩腿分段上合拢第二段桩腿分段，再在第二段桩腿分段上合拢第三段桩腿分段，……，最后合拢顶层的桩腿分段；在这个过程中，“合拢口处”则依次指基层桩腿段上端面、第一段桩腿分段上端面、第二段桩腿分段上端面……。在桩腿的建造过程中，桩腿与主船体之间没有竖直方向上的相对位移，即桩腿没有上下升降的过程，不受桩腿升降系统的影响。
[0043]其中，在步骤SlO前，船厂可根据本厂的起重能力将尽可能多的桩腿分段通过龙门吊、岸吊等一切可用资源安装于主船体上，从而在主船体上形成基层桩腿段。现有大型龙门吊的吊高一般在80米?90米，高于此高度的桩腿分段，可采用上述步骤S20中方式，利用海吊来进行安装。海吊是一种浮于海面上具有起重能力的起重船，其上安装吊机，而可进行起重作业，海吊分自航式和非自航式，非自航式的起重船整体需要由拖轮拖拽航行。目前大型的海吊只有几艘，船厂需使用时需要进行租赁，由于海吊的租赁成本较高，先利用龙门吊或岸吊完成具有一定高度的基层桩腿段的安装后，只需由海吊完成其余更高高度的桩腿分段的安装，可以尽可能地减少海吊作业工作量，节省租用成本。
[0044]参阅图2和图3，本发明的方法中，步骤SlO使主船体11定位浮于干船坞3内可方便主船体11的系泊定位。另外，干船坞3内受浪涌影响小，水面波动程度相对较小，使得主船体11定位于干船坞3内时可处于相对平稳的状态，方便将桩腿分段122安装于主船体11上。
[0045]干船坞3的选择可根据其深度和大小来决定，其大小应使主船体11在其内可以安全灵活移动，干船坞3坞底距离海平面的深度则越高越好。主船体11在干船坞3内定位的具体步骤为:
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