一种自升式平台分体式桩靴

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种自升式平台分体式桩靴。

背景技术

桩腿和桩靴是自升式平台的重要结构之一，除了承载整个平台的结构重量，还需要在平台进行起重作业时，提供足够的支撑能力。随着海上风电大型化发展，平台结构越来越大，起重能力也逐步增加，都要求桩靴的承载能力进一步提高。因此桩靴的设计面积也越来越大，以避免软土层地区作业时桩腿发生穿刺或插入海底太深影响平台作业。

由于桩靴结构本身的特点，桩靴与海床接触面越大，自升式平台在拔桩的过程中需要克服海床土壤的吸附力也越大。拔桩作业是平台操作过程中耗时相对较长的环节，虽然在桩靴的上顶面和下底面会设置冲桩系统，但拔桩作业仍然难度大，危险性高，影响平台的安全性和作业效率。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种自升式平台分体式桩靴，采用分体式结构，通过分步脱离海底基面的方式降低了拔桩时桩靴与海底基床之间的接触面积，减小了上拔时海底基床对桩靴面的吸附力，从而有效降低了拔桩力要求，大幅节省了压载水的操作时间，降低了拔桩作业时所面临的风险。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供了一种自升式平台分体式桩靴，包括与所述桩腿固定连接的桩靴主体结构以及连接在所述桩靴主体结构底部的活动箱体；所述桩靴主体结构设置有一内腔，该内腔底部开设有用以安装所述活动箱体的安装孔；所述活动箱体的顶端设有凸缘，所述活动箱体通过其顶端的凸缘安装在所述桩靴主体结构上，该活动箱体顶端的凸缘与所述桩靴主体结构的内腔之间留有移动间隙；

在插桩过程中，所述活动箱体的凸缘相对所述桩靴主体结构从所述内腔的底部上移至所述内腔的顶部；在拔桩过程中，所述活动箱体顶端的凸缘相对所述桩靴主体结构从所述内腔的顶部下移至所述内腔的底部。

优选的，所述桩靴主体结构为圆形、方形或多边变形。

优选的，所述活动箱体为近似圆柱结构或环形结构。

优选的，所述自升式平台分体式桩靴的材质采用抗压强度≥360MPa的船用高强钢。

优选的，所述内腔安装孔两侧的底部设置为倾斜面，该倾斜面由边部向所述安装孔位置向下倾斜。

优选的，所述内腔底部设置的安装孔与所述活动箱体相匹配。

优选的，所述凸缘的底部与所述内腔的底部相匹配，该凸缘的顶部与所述内腔的顶部相匹配。

优选的，所述内腔顶部设有用以清洗所述桩靴主体结构内腔以及所述活动箱体顶端凸缘的高压喷冲机构。

本发明的自升式平台分体式桩靴具有以下有益效果：

通常情况下桩靴底面积越小，需要的拔桩力越小，桩腿越容易从海底拔出。本发明采用分体式桩靴结构，在拔桩时可以将大底面的桩靴分割成两个底面积独立的结构，即桩靴主体结构和活动箱体，实现分步脱离海底基床，有效降低了上拔力要求，节省了拔桩操作的作业时间，而且建造难度简单，避免了其他不可控风险。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的自升式平台分体式桩靴的结构示意图；

图2中，(a)在插桩或站立工况下，自升式平台分体式桩靴示意图；(b)在拔桩或收回桩靴时，自升式平台分体式桩靴示意图；

图中，1、桩腿，2、桩靴主体结构，3、活动箱体，4、内腔，5、凸缘，6、倾斜面。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。

针对现有技术的劣势，本发明采用分体式桩靴结构，通过分布脱离海底基面的拔桩流程降低了拔桩时桩靴与海底基床之间的接触面积，从而减小了上拔时海底基床对桩靴地面的吸附力，从而有效降低了拔桩力的要求。

结合图1所示，本发明所提供的自升式平台分体式桩靴，包括与桩腿1固定连接的桩靴主体结构2以及连接在桩靴主体结构2底部的活动箱体3；桩靴主体结构2设置有一内腔4，该内腔4底部开设有用以安装活动箱体3的安装孔；活动箱体3的顶端设有凸缘5，活动箱体3通过其顶端的凸缘5安装在桩靴主体结构2上，该活动箱体3顶端的凸缘5与桩靴主体结构2的内腔4之间留有移动间隙，以便活动箱体3在拔桩或插桩过程中在内腔4的有限空间内上下移动。

结合图2所示，在插桩过程中，自升式平台分体式桩靴随桩腿1下移插入海底，此时，活动箱体3的凸缘5相对桩靴主体结构2从内腔4的底部逐步上移至内腔4的顶部，并保持接触；在拔桩过程中，自升式平台分体式桩靴的桩靴主体结构2随桩腿1上移，当桩靴主体结构2的底板脱离海底基床后，活动箱体3顶端的凸缘5相对桩靴主体结构2从内腔4的顶部逐步下移至内腔4的底部，活动箱体3与内腔4的底部接触后，活动箱体3的底板开始脱离海底基床。

结合图1所示，桩靴主体结构2为圆形、方形或多边变形等，具体形状可根据实际船体需要确定。

在具体的实施例中，活动箱体3采用采用如图1所示的近似圆柱结构，也可以采用环形结构等其他形式。

在具体的实施例中，为保证自升式平台分体式桩靴在插桩或拔桩过程中的结构强度，自升式平台分体式桩靴的材质采用抗压强度≥360MPa的船用高强钢。

结合图1所示，内腔4安装孔两侧的底部设置为倾斜面6；该倾斜面6由边部向安装孔位置向下倾斜，一方面方便冲刷时内腔4里的淤泥能更快流出，另一方面能防止活动箱体3的凸缘5脱离内腔4，起到限制作用。

结合图1所示，内腔4底部设置的安装孔与活动箱体3相匹配，以方便活动箱体3在插桩或拔桩过程中上下移动。

结合图1所示，凸缘5的底部与内腔4的底部相匹配，该凸缘5的顶部与内腔4的顶部相匹配；活动箱体3通过其顶端的凸缘5与桩靴主体结构2活动连接，在插桩或拔桩过程中，活动箱体3能够沿桩靴主体结构2的内腔4在有限的移动距离内上下移动，其中活动箱体3顶端凸缘5与桩靴主体结构2内腔4之间的移动间隙能满足拔桩时主体结构和活动箱体3分步脱离海底基床的要求即可。

在具体的实施例中，内腔4顶部设有用以清洗桩靴主体结构2内腔4以及活动箱体3顶端凸缘5的高压喷冲机构，用于排除活动箱体3顶端凸缘5以及桩靴主体结构2内腔4内渗透进入的淤泥。

结合图2中(a)、(b)所示，本发明的自升式平台分体式桩靴的具体工作流程如下：(1)结合图2(a)中所示的插桩或站立工况，在进行插桩过程中，活动箱体3的底面由于承受海床的支撑反力向上滑移，直到活动箱体3顶部凸缘5的顶部和桩靴主体结构2的内腔4的顶部接触，此时桩靴主体结构2与活动箱体3共同形成一个整体结构，平台桩腿1结构承受的垂直轴向力由桩靴主体结构2和活动箱体3共同承载，此时整个桩靴结构和传统桩靴结构在功能上无差别，活动箱体3和桩靴主体结构2的底面同时与海底接触，随着逐步压载，整个桩靴插入海底直到适当深度；(2)结合图2(b)中的拔桩或回收桩腿工况，在进行拔桩时，随着桩腿1上拔，桩靴主体结构2的底面首先克服海底土壤的吸附力脱离海底基床，在桩腿1以及桩靴主体结构2抬升至一定高度后，带动活动箱体3克服土壤吸附力脱离海底基床，直至装个桩靴全部脱离海底基床，收回至船体围井结构内。在活动箱体3脱离海底基床的过程中，活动箱体3的凸缘5从内腔4的顶部逐步下移至内腔5的底部。

需要说明的是，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。