海洋坐底式安装平台及其冲桩方法

技术领域

本发明属于海洋平台技术领域，具体涉及一种海洋坐底式安装平台及其冲桩方法。

背景技术

坐底式安装平台主要是由甲板、立柱、浮筒和下浮体组成，下浮体主要起支撑作用，下浮体作为直接与土壤接触的承重结构，既要承受平台自身重量和作业载荷，又要能够保证平台在站桩过程中的稳定性。因此浮体结构是保证平台安全的核心构件。

现有坐底式安装平台浮体外形一般为圆形、矩形或多边形。平台上浮需要插拔，插拔过程中，海底硬粘土对浮体吸附力较大，插拔时间越长，对平台浮力调节能力要求越高，插拔难度也相应增加，因此往往需要冲桩系统辅助插拔，但现有冲桩系统主要是通过喷嘴清除浮体底面的海泥，其存在冲桩管路布置繁杂，使用中经常出现分支管和主回路管线被海底泥土堵塞的情况，维修困难，导致冲桩系统失效，大大增加了冲桩难度。同时，在坐底过程中，平台浮体在海底同时承受纵向和横向的压力的情况下，现有的浮体易发生侧向滑移，导致平台的不稳定性，承受风浪能力差。

如CN202111487631.7所公开的“一种自升式风电安装平台的冲桩系统及其使用方法”，具体公开了：包括船体，船体四个角处均设置有固桩室，上下贯穿固桩室安装有桩腿，桩腿底端安装有伸入海底的桩靴，单个桩腿内向下伸至桩靴均布置有冲桩管路；船体的机舱内设置有供气供水系统，供气供水系统包括有高压水供应系统、低压水供应系统和供气系统，供气供水系统通过与桩腿一一对应的水气供应管路向冲桩管路供应水或气。此技术方案通过高压水供应系统、低压水供应系统和供气系统清除桩靴表面的海泥以实现拔桩，其存在冲桩管路布置繁杂，使用中容易出现分支管和主回路管线被海底泥土堵塞的情况，维修困难，导致冲桩系统失效，增加了冲桩难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种使用更为方便可靠的海洋坐底式安装平台。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种海洋坐底式安装平台，包括下浮体、至少四根立柱、甲板和浮筒；

下浮体为封闭的空心壳体，下浮体底部设置有用于测量平台下潜深度的液位测量仪；下浮体外周处绕下浮体中轴线周向均布有数量与下浮体边数相同的圆柱浮筒，浮筒内设有可容纳压载水以用于排压载的压载舱，下浮体内最底部设置固定压载块；

立柱均匀布置于下浮体上，立柱从底部往上横截面从方形逐渐过渡到圆形；甲板架设于所有立柱上，甲板用于布置甲板设备以及风电安装作业；所述下浮体呈正八边环形，中部设有上下贯通的月池；浮筒上设有海水输入管，海水输入管上设有控制海水进入的远程控制阀，海水输入管与高压泵相连接，高压泵通过进水管连通蓄水池，蓄水池的出水口设有出水总管，出水总管设有远程控制电动控制阀，出水总管通过分流接头与若干冲压支管相连通，每个冲压支管连接一个设置在下浮体中的着底单元，着底单元的底部不高于下浮体的下表面；所述着底单元从上至下依次包括金属封盖、弹性的圆形橡胶板和环形压座，金属封盖的顶部设有连接冲压支管的进出水口，金属封盖边沿和环形压座之间设有弹性密封圈，金属封盖连同弹性密封圈通过若干螺钉固定在环形压座上面，圆形橡胶板边沿压紧在金属封盖和环形压座之间。

作为一种优选的方案，所述下浮体呈八边环形状，8个着底单元分别分布在八边环形的八条边上。

作为一种优选的方案，所述圆形橡胶板下表面设有凸起的螺旋加强肋。

作为一种优选的方案，所述圆形橡胶板的螺旋加强肋其螺旋线方程为：

作为一种优选的方案，所述环形压座上设有与圆形橡胶板边沿相配合的容置槽。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种上述海洋坐底式安装平台的冲桩方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种海洋坐底式安装平台的冲桩方法，具体包括如下步骤：

步骤一：蓄水，打开与浮筒连接的远程控制阀，将蓄水池进水口通过进水管与高压泵接通，启动高压水泵经过进水管持续向蓄水池供海水；

步骤二：冲桩，蓄水池内水压充足时，打开电动控制阀，海水通过出水总管，达到分流接头；

步骤三：水流分散到各个冲压支管，通过金属封盖上的进水口，进入金属封盖和圆形橡胶板的夹层空间，在水压和海水重力的不断作用下，使圆形橡胶板向外形变从而进行冲桩；

步骤四：持续进水，保持高压水泵持续工作使进水流量恒定，以保证蓄水池的水压稳定；

步骤五：平台下浮体脱离海底后，拔桩完成，高压水泵停止向蓄水池供水，并关闭电动控制阀；

步骤六：平台进行上浮动作。

本发明的有益效果是：

本设备在坐底时，泥土与圆形橡胶板能牢靠地贴合，使得平台更加稳定，使用可靠；而冲桩时，蓄水池中水压力充足时，保持高压水泵持续工作，进而保证蓄水池的水压稳定，打开电动控制阀，水流通过出水总管分散到各个冲压支管，进入金属封盖和圆形橡胶的夹层空间，在水压和海水重力的不断作用下，加上海泥附着力的存在，使圆形橡胶向外形变从而进行冲桩，平台很容易拔出，冲桩难度低且冲桩效果理想，使得使用更为方便。且本设备中冲桩管路系统简单，便于维修。

由于下浮体呈八边环形状，可增大平台的垂荡阻尼，减小平台的垂荡运动，使得整个平台的稳定性高。由于圆形橡胶板下侧表面设有螺旋加强肋，坐底过程中，着底单元和圆形橡胶及螺旋加强肋加强了平台下浮体在横向和纵向的抗滑移能力，进一步保证平台在站桩过程中的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中安装平台的整体侧视图；

图2为本发明实施例中下浮体分布的俯视图；

图3为本发明实施例中着底单元的主视图；

图4为图3中A-A处剖视图；

图5为本发明实施例螺旋加强肋路径示意图；

图6为本发明的圆形橡胶板工况图；

图中：1为远程控制阀门、2为高压泵、3为进水管、4为蓄水池、5为电动控制阀、6为出水总管、7为分流接头、8为冲压支管、9为环形压座、10为螺钉、11为金属封盖、12为弹性密封圈、13为螺旋加强肋、14为圆形橡胶、15为下浮体、16为立柱、17为浮筒、18为甲板。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

如图1-4所示，一种海洋坐底式安装平台，包括下浮体15、立柱16、甲板18和浮筒17。

下浮体15呈正八边环形单壳单底结构，下浮体15为封闭的空心壳体，中部设有上下贯通的月池，所述下浮体15底部设置有用于测量平台下潜深度的液位测量仪。将下浮体15设置成八边环形结构，具有高宽比大、结构稳性高的特点；下浮体15中部设上下贯通的月池，由于海水能够从海底进入月池，且在月池内形成自由液面，由此，所述月池可增大海洋坐底式安装平台的垂荡阻尼，减小所述海洋坐底式安装平台的垂荡运动，具有稳定性高和重量轻的特点。

下浮体15外周处绕下浮体15中轴线周向均布有数量与下浮体15边数相同的圆柱浮筒17，每两个浮筒17为一组；浮筒17内设有可容纳压载水用于排压载的压载舱，下浮体15内最底部设置固定压载块，用于降低所述坐底式可移动海上平台的重心，以提高其稳定性。

立柱16设置有至少四根，且所述立柱16均匀布置于下浮体15环边上，立柱16从底部往上横截面从方形逐渐过渡到圆形，此设置有助于立柱16产生粘性阻尼，具有良好的耐波性能，增加平台的稳性，同时平台在作业过程中，下潜至立柱16吃水，水线面为圆形，相比于方形的水线面，增加了平台抵抗倾覆的能力和抵抗水平滑动的能力；同时立柱16主体部分为圆形截面，不存在棱边，应力集中少，有助于延长立柱16的寿命。

甲板18架设于所述立柱16上，甲板18用于布置甲板18设备以及风电安装作业，所述甲板18上设有起重机。

浮筒17上设有海水输入管，海水输入管上设有控制海水进入的远程控制阀1，海水输入管与高压泵2相连接，高压泵2通过进水管3连通蓄水池4，蓄水池4的出水口设有出水总管6，出水总管6设有远程控制电动控制阀5，出水总管6通过分流接头7与8个冲压支管8相连通，每个冲压支管8连接一个设置在下浮体15中的着底单元，所述下浮体15呈八边环形状，8个着底单元分别分布在八边环形的八条边上，着底单元的底部不高于下浮体15的下表面；

着底单元从上至下依次包括金属封盖11、弹性的圆形橡胶板14和环形压座9，金属封盖11的顶部设有连接冲压支管8的进出水口，金属封盖11边沿和环形压座9之间设有弹性密封圈12，金属封盖11连同弹性密封圈12通过若干螺钉10固定在环形压座上面，环形压座上设有与圆形橡胶板14边沿相配合的容置槽，圆形橡胶板14边沿压紧在金属封盖11和环形压座9之间。

如图5所示，所述圆形橡胶板14下表面设有凸起的螺旋加强肋13，其螺旋线方程为：

如图6所示，初始时，所述圆形橡胶板14处于初始状态，坐底时，所述圆形橡胶板14在海底淤泥与砂石的作用下向上发生形变，工况变化为由坐底1→坐底2→坐底3直到所述圆形橡胶板14跟所述金属封盖11贴合；上浮时，所述圆形橡胶板14在所述金属封盖11的进水口所进入的水的冲击和重力，以及海底淤泥砂石的附着力的共同作用下，工况变化为坐底3→坐底2→坐底1→初始→上浮1→上浮2→上浮3，直至平台下浮体15离开海底。

坐底时，着底单元和圆形橡胶板14及螺旋加强肋13加强了浮体在横向和纵向的抗滑移能力，使得整个平台更加稳定。

上浮时，蓄水池中水压力充足时，保持高压水泵持续工作，进而保证蓄水池的水压稳定，打开电动控制阀，水流通过出水总管分散到各个冲压支管，进入金属封盖和圆形橡胶的夹层空间，在水压和海水重力的不断作用下，加上海泥附着力的存在，使圆形橡胶向外形变从而进行冲桩，平台很容易拔出，冲桩难度低且冲桩效果理想。

上述海洋坐底式安装平台的冲桩方法，具体包括如下步骤：

步骤一：蓄水，打开与浮筒17连接的远程控制阀1，将蓄水池4进水口通过进水管3与高压泵2接通，启动高压水泵2经过进水管3持续向蓄水池4供海水；此处采用海水，就地取材，方便且成本低；

步骤二：冲桩，蓄水池4内水压充足时，打开电动控制阀5，海水通过出水总管6，达到到达所述分流接头7；

步骤三：水流分散到各个冲压支管8，通过金属封盖11上的进水口，进入金属封盖11和圆形橡胶板14的夹层空间，在水压和海水重力的不断作用下，加上海泥附着力的存在，使圆形橡胶板14向外形变从而进行冲桩；

步骤四：持续进水，保持高压水泵2持续工作，进水流量恒定，进而保证蓄水池4的水压稳定；

步骤五：关闭，平台下浮体15脱离海底后，拔桩完成，高压水泵2停止向蓄水池4供水，并关闭电动控制阀；

步骤六：平台进行上浮动作。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。