吸力桩基础的管卡安装架及其使用方法

1.本发明涉及海洋工程技术领域，具体是关于一种吸力桩基础的管卡安装架及其使用方法。


背景技术：

2.海底油气管道被喻为油气田的生命线。管道安全、可靠运行是海上油气生产的根本保证。由于海洋环境的复杂性以及管线自身情况，海底管道的破坏总是不可避免的。夹具维修是在泄漏部位的管道外安装紧固件-夹具，达到维修管道泄漏的目的，夹具设备是夹具维修技术的关键部件设备。夹具都是制作成两半状，使用时用螺栓连接法或焊接法固定到管道上。
3.对于我国渤海湾海底管道夹具维修，一种方法是在海上提管允许的情况下，将海底管道直接提到工作船上，在工作船上对管道损坏部位进行预处理后，直接对管道进行夹具修复安装；另一种方法是由于我国渤海湾水深为60m以下，通常采用人工潜水直接进行水下人工潜水安装。对于第二种方法，水域浑浊、水下能见度极低的情况下人工潜水安装时采用跟随信标(绑扎限位卡)对夹具直接进行水下安装。
4.然而，在管卡吊装就位及安装过程中，会遇到受洋流等海洋环境波动影响较大，潜水人员施工操作困难等问题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种吸力桩基础的管卡安装架及其使用方法，一方面用以耦合式管卡就位并为潜水员安装管卡提供操作平台；另一方面，也可以在施工阶段中为悬挂管道提供一定支撑。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.本发明所述的吸力桩基础的管卡安装架，包括：安装架，所述安装架包括矩形框架和垂直设置于所述矩形框架四个边角的支腿；吸力桩基础，四个所述吸力桩基础分别设置于四个支腿的底部；吊装装置，纵向设置于所述安装架顶部的矩形框架上，用于吊装耦合式管卡并使耦合式管卡对准受损管道的受损局部处。
8.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，还包括入口装置，四个入口装置分别与四个支腿可拆卸的连接，其中，四个入口装置中两两相对设置，以使在安装架下入目标位置的过程中，受损管道落入相对设置的两个入口装置之间。
9.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，所述吊装装置包括吊装螺母块、吊装丝杠、吊装丝杠支撑座、联轴器、深水电机和吊装导轨；所述吊装导轨的两端与所述矩形框架的两个长边固定；所述吊装丝杠支撑座设置于所述吊装导轨的尾端；所述吊装丝杠可转动的设置于所述吊装导轨内，且其首端与所述吊装导轨的首端可转动的连接，其尾端与所述吊装丝杠支撑座可转动的连接；所述深水电机的驱动端与所述联轴器的第一端连接，所述联轴器的第二端与所述吊装丝杠的尾端连接；所述吊装螺母块与所述吊装丝杠螺纹连接。
10.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，所述吊装装置还包括吊装绳和电机支撑板；所述吊装绳上端与所述吊装螺母块连接，下端用于连接耦合式管卡；所述电机支撑板的一端与所述矩形框架固定连接，用于支撑联轴器和深水电机。
11.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，所述吊装装置为两个，两个所述吊装装置间隔设置于所述安装架顶部的矩形框架上。
12.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，所述入口装置包括入口导向键、插销、缓冲橡胶带以及插销筒；所述支腿上设置有第一连接杆；所述插销筒可拆卸的插接在所述第一连接杆的自由端，并通过所述插销与所述第一连接杆锁定；所述入口导向键与所述插销筒连接；所述入口导向键的外沿设置有缓冲橡胶带。
13.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，还包括工作平台，两个工作平台相对设置于安装架内，每个工作平台通过两根第二连接杆与对应的矩形框架的长边连接。
14.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，所述工作平台包括两个平台甲板、平台铰链和平台支撑梁；所述安装架下部设置有用于连接前侧两个支腿或连接后侧两个支腿的两个横梁，两个横梁分别平行于所述矩形框架的长边；两个平台甲板之间通过所述平台铰链连接；其中一个平台甲板通过所述平台支撑梁与所述横梁连接。
15.所述的吸力桩基础的管卡安装架，优选地，还包括耦合式管卡，所述耦合式管卡与所述吊装装置连接，用于对受损管道进行修复。
16.本发明所述的吸力桩基础的管卡安装架的使用方法，包括如下步骤：
17.对受损管道进行作业坑开挖，并在作业船上对耦合式管卡通过吊装装置进行预吊装；
18.使用吊装船将安装架整体下放到受损管道作业坑位置，在下放的过程中，通过潜水员引导保证受损管道的受损处位于相对设置的入口装置之间；
19.缓慢下放，直至吸力桩基础自沉完成，打开与吸力桩基础连接的吸力泵，使吸力桩基础形成内外压差，吸力桩基础继续下沉，贯入至设计深度；
20.潜水员操作拔下入口装置插销，对入口装置进行拆除；
21.操作深水电机，使耦合式管卡对准受损管道的受损处以实现耦合式管卡的二次定位，通过吊装装置对耦合式管卡进行下放，下放至设定位置后由潜水员操作将耦合式管卡锁紧。
22.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
23.本发明使用管卡安装架对管道进行修复避免了海管切割与提升工作，并且管卡定位更为准确，可以实现不停产修复，大大减少了施工强度及不必要的损失。
附图说明
24.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
25.图1是本发明的结构示意图；
26.图2是图1的俯视结构示意图；
27.图3是图1的侧视结构示意图；
28.图4是本发明的吊装装置的结构示意图；
29.图5是本发明的入口装置的结构示意图。
30.附图中各标记表示如下：
31.1-耦合式管卡；2-吊装装置；21-吊装螺母块；22-吊装丝杠；23-吊装丝杠支撑座；24-联轴器；25-深水电机；26-吊装导轨；27-电机支撑板；28-吊装绳；3-受损管道；4-安装架；41-矩形框架；42-支腿；43-第一连接杆；44-横梁；5-吸力桩基础；6-工作平台；61-平台甲板；62-平台铰链；63-平台支撑梁；64-第二连接杆；7-入口装置；71-入口导向键；72-插销；73-缓冲橡胶带；74-插销筒。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.本发明提供一种吸力桩基础的管卡安装架，通过安装架对耦合式管卡提供支撑，通过吊装装置对耦合式管卡进行吊装和就位，本发明结构简单，能够解决在管卡吊装就位及安装过程中，会遇到受洋流等海洋环境波动影响较大、潜水人员施工操作困难等的问题。
34.如图1至3所示，本发明提供的吸力桩基础的管卡安装架，包括：安装架4，安装架4包括矩形框架41和垂直设置于所述矩形框架41四个边角的支腿42；吸力桩基础5，四个吸力桩基础5分别设置于四个支腿42的底部；吊装装置2，纵向设置于安装架4顶部的矩形框架41上，用于吊装耦合式管卡1并使耦合式管卡1对准受损管道3。
35.在上述实施例中，优选地，本发明还包括入口装置7，四个入口装置7分别与四个支腿42可拆卸的连接，具体地，在每个支腿的下部设置有第一连接杆43，第一连接杆43与矩形框架41的短边平行设置，入口装置7插接在第一连接杆43上；其中，四个入口装置7中两两相对设置，以使在安装架4下入目标位置的过程中，受损管道3落入相对设置的两个入口装置7之间。
36.在上述实施例中，优选地，如图4所示，吊装装置2包括吊装螺母块21、吊装丝杠22、吊装丝杠支撑座23、联轴器24、深水电机25和吊装导轨26；吊装导轨26的两端与矩形框架41的两个长边固定；吊装丝杠支撑座23设置于吊装导轨26的尾端；吊装丝杠22可转动的设置于吊装导轨26内，且其首端与吊装导轨26的首端可转动的连接，其尾端与吊装丝杠支撑座23可转动的连接；深水电机25的驱动端与联轴器24的第一端连接，联轴器24的第二端与吊装丝杠22的尾端连接；吊装螺母块21与吊装丝杠22螺纹连接。
37.在上述实施例中，优选地，如图3所示，吊装装置2还包括吊装绳28和电机支撑板27，其中，吊装绳可以为钢丝绳；吊装绳28上端与吊装螺母块21连接，下端用于连接耦合式管卡1；电机支撑板27的一端与矩形框架41固定连接，用于支撑联轴器24和深水电机25。
38.需要说明的是，吊装装置2对耦合式管卡1进行吊装就位工作，其中，在安装架就位过程中，难免会有一定范围内的定位不准，因此吊装装置2设置吊装丝杠22进行二次定位，选用螺纹传动，驱动扭矩小，高精度并且具有螺纹自锁功能，防止由于安装架4就位不平导致吊装过程中发生滑动。
39.在上述实施例中，优选地，吊装装置2为两个，两个吊装装置2间隔设置于安装架4顶部的矩形框架41上。由此，可以更平稳的吊装耦合式管卡1。
40.在上述实施例中，优选地，如图5所示，入口装置7包括入口导向键71、插销72、缓冲橡胶带73以及插销筒74；所述支腿上设置有第一连接杆43(见图1)；插销筒74可拆卸的插接在第一连接杆43的自由端，并通过插销72与第一连接杆43锁定；入口导向键71与插销筒74连接，入口导向键71的顶部具有圆弧设计；入口导向键71的外沿设置有缓冲橡胶带73。
41.需要说明的是，入口装置7是在将安装架4就位过程中对安装架4进行引导导向工作，入口装置7采用圆弧设计，并在入口装置7外沿设置缓冲橡胶带73，更好的保护原有管线，避免造成施工伤害。
42.在上述实施例中，优选地，如图1和图3所示，本发明还包括工作平台6，两个工作平台6相对设置于安装架4内，每个工作平台6通过两根第二连接杆64(见图1)与对应的矩形框架41的长边连接。
43.在上述实施例中，优选地，工作平台6包括两个平台甲板61、平台铰链62和平台支撑梁63；安装架4下部设置有用于连接前侧两个支腿42或连接后侧两个支腿42的两个横梁44(见图1)，两个横梁44分别平行于矩形框架41的长边；两个平台甲板61之间通过平台铰链62连接，设置平台铰链的目的是在安装架4下放过程中将工作平台折叠收起，防止外伸工作平台对管道造成碰撞损毁，而在安装架下放到位后再将工作平台展开，以用于施工人员施工作业；其中一个平台甲板61(靠近安装架外侧的平台甲板)通过平台支撑梁63与横梁44连接。由此，潜水员可以站立在工作平台上对耦合式管卡1进行操作。
44.在上述实施例中，优选地，本发明还包括耦合式管卡1，耦合式管卡1与吊装装置2连接，用于对受损管道3进行修复。
45.本发明还提供一种吸力桩基础的管卡安装架的使用方法，包括如下步骤：
46.(1)对受损管道3进行作业坑开挖，并在作业船上对耦合式管卡1通过吊装装置进行预吊装；
47.(2)使用吊装船将安装架4整体下放到受损管道3作业坑位置，在下放的过程中，通过潜水员引导保证受损管道3的受损处位于相对设置的入口装置7之间；
48.(3)缓慢下放，直至吸力桩基础5自沉完成，打开与吸力桩基础5连接的吸力泵，使吸力桩基础5形成内外压差，吸力桩基础5继续下沉，贯入至设计深度；
49.(4)潜水员操作拔下入口装置7插销，对入口装置7进行拆除；
50.(5)操作深水电机25，使耦合式管卡1对准受损管道3的受损处以实现耦合式管卡的二次定位，通过吊装装置2对耦合式管卡1进行下放，下放至设定位置后由潜水员操作将耦合式管卡1锁紧。
51.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。