一种预制式海上固定平台及其安装方法
【专利摘要】本发明公开了一种预制式海上固定平台及其安装方法，包括携带有砾石的主体和设置在主体上的定位桩，在所述主体的底板外设有若干与所述主体底板垂直的锥形桩，每个锥形桩的锥头部向所述主体底板外延伸，且锥头部为圆锥或多棱锥。安装时，将平台拖曳至施工预设地基处；放下定位桩，将平台临时支撑在地基上；释放砾石，在地基的表面形成砾石层；收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内。本发明的优点是：平台可以在自身重力作用下快速下降坐底，锥形桩可以在插入时挤压砾石，使砾石层密实，有效增加平台坐底后的稳定性。
【专利说明】一种预制式海上固定平台及其安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海上混凝土沉箱基础平台技术，尤其是涉及预制式海上固定平台及其安装方法。
【背景技术】
[0002]随着对海洋开发利用的不断进行，作业人员及装备需要在远海或岛礁附近做长时间的停留，因此需要搭建固定式的作业平台或补给平台。常见的施工方法有以下几种:1、预先设置钢结构的浮岛平台或沉箱平台，通过拖船拖曳至作业处，浮岛平台用船锚系留或打桩方式固定在海上，沉箱平台用半潜坐底方式沉在水底，然后再在露出水面的平台上搭建作业或补给所需的上层建筑物。这种钢结构的浮岛平台或沉箱平台的构建周期长，投资大，浮岛平台固定时需要一定的水深，不能直接固定在岛礁或沙滩上，稳定性差，进行海上系留或打桩固定的施工难度高；而沉箱平台的坐底操作复杂，地基找平的施工难度高。2、将构建作业平台所需的建筑材料及设备通过补给船运送至施工场地，在现场直接进行地基开挖及构筑，然后在地基上进行混凝土浇筑或钢结构设置，完成作业平台或补给平台的施工。这种方式对施工现场的海洋环境会造成不可逆的破坏，施工过程受气候影响较大，此外建筑材料的运输比较困难，导致建筑周期长，成本高。3、预制混凝土结构的平台主体，主体内部设置砾石舱和定位桩，通过拖曳方式移动至作业处，将定位桩延伸至主体底板外并支撑在地基上，打开砾石舱，用砾石填充地基至底板之间的空隙，完成平台主体的固定。这种方式操作方便，可以快速坐底固定。但是受地基处环境的影响，砾石填充效果不容易控制，底板与砾石层表面之间容易出现间隙，造成受力的不均匀，影响其坐底的稳定性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种可快速坐底且稳定性更高的预制式海上固定平台。
[0004]本发明的另一目的是提供一种预制式海上固定平台的安装方法。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种预制式海上固定平台，包括携带有砾石的主体和设置在主体上的定位桩，在所述主体的底板外设有若干与所述主体底板垂直的锥形桩，每个锥形桩的锥头部向所述主体底板外延伸，且锥头部为圆锥或多棱锥。
[0006]圆锥或多棱锥的锥形桩更容易插入砾石层和地基中，既可以直接支撑整个平台的重量，而且也可以只作为平台坐底的辅助构件，在锥形桩插入砾石层时，可以向两侧排开并挤压砾石，从而起到密实砾石层的作用，砾石的填充效果更好，可以有效增加平台的坐底稳定性，使平台坐底安装更方便快捷。锥头部为圆锥或多棱锥，更容易插入砾石层内，全方位的排开挤压碌石。
[0007]所述锥形桩内设有贯通的中空炸药导管。通过炸药导管向锥头部下方的砾石层上放置炸药，起爆后形成爆坑，既可以对砾石层进行爆破平整，又可加大锥形桩插入的深度，提闻稳定性。
[0008]所述锥形桩的锥头部下方设有平板。平板可以支撑在砾石层上，限制了锥形桩进一步向下落下，当起爆炸药时，平板同时破碎，可以增加锥形桩下落的行程，有利于增加平台对砾石的夯实作用。
[0009]在所述主体内设有隔板，在隔板和所述底板之间设有贯通的预留桩孔，在预留桩孔内设有活动锥形桩，在隔板上设有驱动活动锥形桩沿预留桩孔移动的加压或振动调节装置。加压或振动调节装置可以调整活动锥形桩延伸出底板外的距离，从而增加活动锥形桩插入砾石层的深度，进一步促进砾石的均匀分布。
[0010]所述锥头部设有与所述主体底板连接的椎体部，椎体部为圆柱体或多棱柱体。椎体部可以提高锥形桩的整体结构强度，保证支撑强度。
[0011]所述椎体部与所述主体底板连接处设有倒角部。倒角部可以更容易挤压砾石，避免出现填充死角。
[0012]本发明的另一技术解决方案是:一种预制式海上固定平台的安装方法，它涉及以下步骤:步骤1:将平台拖曳至施工预设地基处；步骤2:放下定位桩，将平台临时支撑在地基上；步骤3:释放砾石，在地基的表面形成砾石层；步骤4:收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内。
[0013]通过定位桩将平台临时支撑在地基上，释放砾石，在地基表面形成砾石层，可以将地基表面填平，实现地基的快速找平，当收起定位桩后，平台在自身重力作用下向下运动，使锥形桩插入砾石层内，一方面可以通过锥形桩排开挤压砾石，使其进一步密实并充分接触平台底板，更好的支撑平台，另一方面锥形桩本身也可以起到支撑平台的作用。平台的坐底安装快速平稳。
[0014]在步骤4中，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药后收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内。通过炸药起爆密实砾石层，并在砾石层内形成爆坑，进一步对砾石起到夯实的作用，可以实现平台的平稳坐底安装。
[0015]在步骤4中，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药的同时收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入碌石层内。炸药起爆形成爆坑，加大了锥形桩下落的距离，使平台坐底更快速，在惯性作用下，锥形桩插入砾石层的深度更大，平台的稳定性更强。
[0016]在步骤4中，收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药，密实砾石层。通过炸药起爆使锥形桩下方的砾石进一步密实，缩短平台坐底后的稳定时间。
[0017]在步骤4中，收起定位桩，平台向下坐底，锥头部下方的平板坐底在砾石层上，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药后，使锥形桩插入砾石层内。可以通过平板对砾石层先进行夯实，起爆和锥形桩插入可以进一步密实砾石层，提高平台坐底的稳定性。
[0018]在步骤4中还包括通过加压或振动调节装置将活动锥形桩延伸至底板外，在平台坐底时使活动锥形桩插入砾石层内的步骤。当平台坐底时，活动锥形桩可以与锥形桩一起插入砾石层，从而充分挤压密实周边的砾石，提高平台坐底的稳定性。
[0019]在步骤4中还包括在活动锥形桩下方设置炸药并起爆的步骤。在活动锥形桩插入前或插入后，通过炸药起爆进一步对砾石层进行密实，可以有效缩短平台的稳定时间。
[0020]在步骤4中还包括在平台坐底后通过加压或振动调节装置使活动锥形桩插入砾石层内的步骤。通过活动锥形桩的插入，可以挤压周边的砾石，进一步密实砾石层。
[0021]本发明的优点是:平台可以在自身重力作用下快速下降坐底，锥形桩既可以支撑整个平台的重量，还可以在插入时挤压砾石，使砾石层密实，有效增加平台坐底后的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图1为本发明实施例1的仰视结构示意图；
[0023]附图2为本发明实施例1的侧视结构示意图；
[0024]附图3为本发明实施例1中锥形桩的结构示意图；
[0025]附图4为本发明实施例1的安装方法示意图；
[0026]附图5为本发明实施例1的安装方法示意图；
[0027]附图6为本发明实施例1的安装方法示意图；
[0028]附图7为本发明实施例2的仰视结构示意图；
[0029]附图8为本发明实施例2的侧视结构示意图；
[0030]附图9为本发明实施例3的侧视结构示意图；
[0031]附图10为本发明实施例4的侧视结构示意图；
[0032]附图11为本发明实施例4在安装时的示意图；
[0033]附图12为本发明实施例5的结构示意图；
[0034]附图13为本发明实施例6的安装示意图；
[0035]附图14为本发明实施例6的固定状态示意图；
[0036]1、主体，2、底板，3、定位桩，4、定位孔，5、锥形桩，6、锥头部，7、椎体部，8、倒角部，
9、炸药导管，10、炸药管，11、炸药，12、砾石，13、砾石层，14、地基，15、爆坑，16、平板，17、活
动锥形桩，18、预留桩孔，19、加压或振动调节装置，20、砾石舱口，21、隔板。
【具体实施方式】
[0037]实施例1:
[0038]参阅图1-3，一种预制式海上固定平台，包括具有底板2的主体1，在主体I上设有定位孔4，在定位孔4内设有可延伸至底板2下方的活动定位桩3，在主体I的底板2外设有若干与底板2垂直的锥形桩5，每个锥形桩5的锥头部6向主体I的底板2外延伸。锥形桩5内设有贯通的中空炸药导管9，可插入炸药管10，向锥头部6下方设置炸药11。本实施例中，锥头部6为圆锥或多棱锥，锥头部6与底板2通过椎体部7连接，椎体部7为圆柱体或多棱柱体。
[0039]参阅图4-6，为一种预制式海上固定平台的安装方法，其包括以下步骤:
[0040]步骤1:利用岛礁凸起礁石作为支点，通过卷扬机在高潮位时将平台主体I拖曳至施工预设位置，或者用拖船直接将平台拖曳至地基14处；
[0041]步骤2:从定位孔4内向下伸出定位桩3，使定位桩3的端部接触地基14，将平台I临时支撑在地基14上；此时平台I底板2与地基14表面之间存在间隙；
[0042]步骤3:释放主体I内携带的砾石12，在地基14的表面形成砾石层13 ；
[0043]步骤4:收回定位桩3，平台在自身重力作用下向下坐底，使锥形桩5插入砾石层13内，在插入时会挤压砾石12使其密实，下落的平台底板2还会对砾石层13进行夯实，从而使平台平稳的坐底。
[0044]如果要加快坐底安装的过程，在步骤4中，可以先从锥形桩5内的炸药导管9放入炸药管10，在锥头部6下方的砾石层13上放置炸药11，起爆炸药11，在砾石层13的表面形成爆坑15，可以在起爆炸药11之后或者同时收回定位桩3，锥形桩5带动主体I快速下落，在此过程中，由于底板2与地基14之间的间隙减小，以及锥形桩5挤压砾石的作用，可以使底板2下方的砾石12被压紧，同时可以夯实砾石层13，从而加快平台的坐底进程，以及坐底后的稳定性。
[0045]此外，在步骤4中，还可以先收回定位桩3，当锥形桩5插入砾石层13内时，再通过炸药导管9放入炸药管10，在锥头部6下方的砾石层13上放置炸药11，通过起爆炸药11使砾石被挤压，促使锥形桩6带动平台继续下落，减小平台坐底后的稳定时间。
[0046]实施例2:
[0047]参阅图7-8，为又一种预制式海上固定平台，包括具有底板2的主体1，在主体I上设有定位孔4，在定位孔4内设有可延伸至底板2下方的活动定位桩3，在主体I的底板2外设有若干与底板2垂直的锥形桩5，每个锥形桩5的锥头部6向主体I的底板2外延伸。本实施例中，锥头部6为圆锥或多棱锥。其他技术特征与实施例1相同，在此不予赘述。
[0048]实施例3:
[0049]参阅图9，为一种预制式海上固定平台，包括具有底板2的主体1，在主体I上设有定位孔4，在定位孔4内设有可延伸至底板2下方的活动定位桩3，在主体I的底板2外设有若干与底板2垂直的锥形桩5，每个锥形桩5的锥头部6向主体I的底板2外延伸。本实施例中，锥头部6为圆锥或多棱锥，锥头部6与底板2通过椎体部7连接，椎体部7为圆柱体或多棱柱体。椎体部7与底板2连接处设有倒角部8。其他技术特征与实施例1相同，在此不予赘述。
[0050]实施例4:
[0051]参阅图10-11，为一种预制式海上固定平台，包括具有底板2的主体1，在主体I上设有可延伸至底板2下方的活动定位桩3，在主体I的底板2外设有若干与底板2垂直的锥形桩5，每个锥形桩5的锥头部6向主体I的底板2外延伸，锥头部6下方设有平板16。其他结构与实施例1相同，在此不予赘述。
[0052]该预制式海上固定平台的安装方法，其包括以下步骤:
[0053]步骤1:利用岛礁凸起礁石作为支点，通过卷扬机在高潮位时将平台主体I拖曳至施工预设位置，或者用拖船直接将平台拖曳至地基14处；
[0054]步骤2:从定位孔4内向下伸出定位桩3，使定位桩3的端部接触地基14，将平台I临时支撑在地基14上；此时平台I底板2与地基14表面之间存在间隙；
[0055]步骤3:释放主体I内携带的砾石12，在地基14的表面形成砾石层13 ；
[0056]步骤4:收回定位桩3，平台在自身重力作用下向下坐底，使锥形桩5下方的平板16抵压在砾石层13上，对砾石层13进行夯实，同时限制了锥形桩5的插入，此时从炸药导管10内向平板16下方设置炸药11，起爆后，平板16破碎，同时形成爆坑，在自身重力作用下，锥形桩5插入砾石层13内，在插入时会挤压砾石12使其密实，下落的平台底板2还会对砾石层13进一步夯实，从而使平台平稳的坐底。[0057]实施例:5:
[0058]参阅图12，为一种预制式海上固定平台，包括具有底板2的主体1，在主体I的底板2外设有若干与底板2垂直的锥形桩5，每个锥形桩5的锥头部6向主体I的底板2外延伸，在主体I内设有隔板21，在隔板21和底板2之间设有贯通的预留桩孔18，在预留桩孔18内设有活动锥形桩17，在隔板21上设有驱动活动锥形桩17沿预留桩孔18移动的加压或振动调节装置19。其他结构与实施例1相同，在此不予赘述。当该预制式海上固定平台在坐底时，可通过加压或振动调节装置19调节活动锥形桩17延伸至底板2外的长度，在平台坐底后插入砾石层内，从而对砾石层进一步进行挤压密实，完成操作后，活动锥形桩17可以收回，也可以继续保持插入状态，起到固定和支撑的作用。或者在平台坐底前先通过加压或振动调节装置19将活动锥形桩17延伸至底板外，在平台坐底时与锥形桩5 —起插入砾石层13内。还可以在活动锥形桩17下方的砾石层13上设置炸药，起爆后形成爆坑，使活动锥形桩17的插入距离加大，有利于使平台快速坐底。
[0059]实施例6:
[0060]参阅图13和14，为一种预制式海上固定平台，包括具有底板2的主体1，在底板2上设有砾石舱口 20，在主体I内设有隔板21，在隔板21上设有驱动活动锥形桩17沿砾石舱口 20移动的加压或振动调节装置19。其他结构与实施例1相同，在此不予赘述。当该预制式海上固定平台在坐底时，可通过加压或振动调节装置19调节活动锥形桩17从砾石舱口 20内插入砾石层13内，对砾石层进一步进行挤压密实，促使砾石舱口下方的砾石向两边扩展，填补间隙，完成操作后，活动锥形桩17可以收回，也可以继续保持插入状态，起到固定和支撑的作用。
[0061]上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
【权利要求】
1.一种预制式海上固定平台，包括携带有砾石的主体和设置在主体上的定位桩，其特征在于:在所述主体的底板外设有若干与所述主体底板垂直的锥形桩，每个锥形桩的锥头部向所述主体底板外延伸，且锥头部为圆锥或多棱锥。
2.根据权利要求1所述的一种预制式海上固定平台，其特征在于:所述锥形桩内设有贯通的中空炸药导管。
3.根据权利要求2所述的一种预制式海上固定平台，其特征在于:所述锥形桩的锥头部下方设有平板。
4.根据权利要求1或2所述的一种预制式海上固定平台，其特征在于:在所述主体内设有隔板，在隔板和所述底板之间设有贯通的预留桩孔，在预留桩孔内设有活动锥形桩，在隔板上设有驱动活动锥形桩沿预留桩孔移动的加压或振动调节装置。
5.根据权利要求4所述的一种预制式海上固定平台，其特征在于:所述锥头部设有与所述底板连接的椎体部，椎体部为圆柱体或多棱柱体。
6.根据权利要求5所述的一种预制式海上固定平台，其特征在于:所述椎体部与所述底板连接处设有倒角。
7.—种如权利要求1所述的预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:它包括以下步骤:步骤1:将平台拖曳至施工预设地基处；步骤2:放下定位桩，将平台临时支撑在地基上；步骤3:释放砾石，在地基的表面形成砾石层；步骤4:收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内。
8.根据权利要求7所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药后收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内。
9.根据权利要求7所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药的同时收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内。
10.根据权利要求7所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中，收起定位桩，平台向下坐底，使锥形桩插入砾石层内，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药，密实砾石层。
11.根据权利要求7所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中，收起定位桩，平台向下坐底，锥头部下方的平板坐底在砾石层上，通过锥形桩内的炸药导管在锥头部下方的砾石层上设置炸药，起爆炸药后，使锥形桩插入砾石层内。
12.根据权利要求8、9、10或11所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中还包括通过加压或振动调节装置将活动锥形桩延伸至底板外，在平台坐底时使活动锥形桩插入砾石层内的步骤。
13.根据权利要求12所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中还包括在活动锥形桩下方设置炸药并起爆的步骤。
14.根据权利要求8、9、10或11所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中还包括在平台坐底后通过加压或振动调节装置使活动锥形桩插入砾石层内的步骤。
15.根据权利要求14所述的一种预制式海上固定平台的安装方法，其特征在于:在步骤4中还包括在 活动锥形桩下方设置炸药并起爆的步骤。
【文档编号】E02B17/02GK103790147SQ201410038766
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】丁桦, 阚军, 郑瑞芸, 孙耀国, 周秋萍, 王炜, 盛国强, 连卫东 申请人:广州中国科学院工业技术研究院, 中国路桥工程有限责任公司