[发明专利]一种自升式平台螺旋桩基础及其作业方法

说明书

本发明公开了一种自升式平台螺旋桩基础及其作业方法，包括两种基础结构：一种裸传动轴式自升式平台螺旋桩基础和一种桁架式自升式平台螺旋桩基础，这两种基础结构的主要作用在于自升式平台桩腿下放时，螺旋桩的转动产生向下的贯入力，上部大直径螺旋叶片避免螺旋桩从硬土层贯入至软土层时产生穿刺问题。相比于传统桩靴贯入对土体产生的巨大扰动，螺旋桩的贯入，不会大量排开土体，挤土作用弱，对于临近固定导管架平台的安全，也具有重要意义。

技术领域

本发明属于海洋工程基础结构领域，具体来说涉及一种自升式平台螺旋桩基础及其作业方法。

背景技术

石油作为重要的化学能源，为人类的社会发展和技术进步作出了重大贡献。陆上的石油天然存储量经过多年的攫取已近枯竭，而占全球71％面积的海洋中，石油储量巨大。随着石油开采逐渐从陆地走向海洋，自升式平台在海洋油气开发中，发挥至关重要的作用。

自升式平台作为海洋石油开采中常用的平台结构形式，移动自由灵活，适用于不同的地质条件和较大的水深范围，在海洋工程中广泛应用。自升式平台的上部结构一般由三根或四根桩腿支撑，桩腿底端大多采用圆形或多边形桩靴基础。平台在就位安装时，需要将桩靴贯入泥面以下一定深度，然而当平台在复杂地层中贯入时，如果下部土层强度远小于上部土层，桩靴会快速下沉，发生穿刺。穿刺可能导致桩腿破坏、结构倾斜，甚至导致平台倾覆，造成巨大经济损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自升式平台螺旋桩基础及其作业方法，其结构型一的基础结构在桩腿底部安装螺旋桩，螺旋桩通过焊接方式与主轴相连接，螺旋桩主轴顶部通过轴承与自升式平台的动力驱动装置连接。其结构型二螺旋桩通过回转支承轴承与桩腿桁架结构相连接，回转支承轴承通过传动杆与平台动力驱动装置相连接。通过控制螺旋叶片在泥面旋转，产生向下的贯入力，减轻平台的压载力。旋转贯入过程中，螺旋桩上部大直径的叶片，能够为平台提供较高的承载力，避免从硬土层贯入到软土层的穿刺破坏。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种裸传动轴式自升式平台螺旋桩基础，包括自升式平台、驱动装置、传动轴和螺旋叶片；

所述自升式平台下方设置若干数量的传动轴，传动轴上端通过轴承与自升式平台上的驱动装置相连并受其驱动，其下端绕圆周设置螺旋叶片。

在上述技术方案中，所述螺旋叶片由上至下螺旋下行，外径逐渐缩小。

一种裸传动轴式自升式平台螺旋桩基础的作业方法，如下所述：

一、贯入，自升式平台通过拖轮整体浮运至预定场地，进行粗就位，平台通过自身落锚，进行精就位，精就位完成后，桩腿下放至泥面，通过自重或者外置配重作用使螺旋叶片部分贯入泥面以下，在动力驱动装置的驱动下，传动轴及螺旋叶片发生转动，贯入泥面部分的螺旋叶片在转动作用下产生向下的贯入力，使螺旋桩贯入到持力层；

二、拔出，在动力驱动装置的驱动下，通过施加反向的扭转力矩，使传动轴及螺旋叶片反向转动，便于拔出。

一种桁架式自升式平台螺旋桩基础，包括自升式平台、驱动装置、桩腿桁架、传动杆、回转支承轴承和螺旋桩；

所述自升式平台的下方设置若干数量的桩腿桁架，在桩腿桁架的中部设置有传动杆，传动杆的上端通过轴承与自升式平台上的驱动装置相连并受其驱动，所述桩腿桁架的下端设置回转支承轴承，所述回转支承轴承包括外盘和内盘，内盘可在外盘内沿中心轴转动，所述外盘与所述桩腿桁架固定连接，所述内盘与所述传动杆的下端固定连接；所述螺旋桩包括法兰盘、叶片轴和螺旋叶片，所述法兰盘固定设置在所述内盘下端面，所述法兰盘下方中央位置设置叶片轴，螺旋叶片环绕设置于叶片轴上。

在上述技术方案中，所述外盘通过螺栓和螺帽结构与桩腿桁架固定连接。

在上述技术方案中，所述法兰盘通过螺栓和螺帽结构与内盘固定连接。