大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法

《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》是大連船舶重工集團有限公司於2007年10月18日申請的專利，該專利的公布號為CN101144269，申請公布日為2008年3月19日，發明人是孫洪國、張恩國、姜福茂、遲安峰。

《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》包括：預定海域插樁、建立基層樁腿段；依靠基層樁腿段以及平台主體升降機構；將拖移安裝機構固定在平台主體上；使平台主體位於基層樁腿段下部位置，通過海吊將待接樁腿分段定位並固定到所述拖移安裝機構上；利用升降機構提昇平台主體至樁腿段預連線位置；利用拖移安裝機構將待接樁腿段拖移至連線點，實現待接樁腿段與下端基層樁腿段的就位、對接；利用升降機構降低平台主體至基層樁腿段下部位置；重複前述步驟，完成所需高度樁腿的建造。該發明無需超大負荷海吊裝置，降低了建造成本，具有實用、方便、安全、有效、成本低的特點。

2015年11月27日，《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》獲得第十七屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法
• 申請人：大連船舶重工集團有限公司
• 申請日：2007年10月18日
• 申請號：2007101575862
• 公布號：CN101144269
• 公布日：2008年3月19日
• 發明人：孫洪國、張恩國、姜福茂、遲安峰
• 地址：遼寧省大連市西崗區海防街1號
• 分類號：E02B17/00(2006.01)、E02D5/24(2006.01)
• 代理機構：大連智慧專利事務所
• 代理人：劉琦
• 類別：發明專利

專利背景

2007年前，在世界各國所用的移動式平台中，自升式鑽井平台約占70％，是石油鑽井平台的主要類型。在該專利申請人於2006年12月8日申請的中國專利“大型桁架式樁腿結構的裝配方法”中對大型桁架式樁腿的安裝進行了說明。大型桁架式樁腿是自升式鑽井平台的關鍵結構，樁腿形狀為三角桁架式，結構形式為圓管支撐相貫結構。樁腿結構的三個角處設有帶齒條的主舷管，通過結構管相連線組成三角桁架。

在世界範圍內，70米左右的樁腿結構在水上進行安裝，都屬罕見。中國國外公司進行此類大型、超長度樁腿結構安裝時，一般採用大負荷海吊或履帶吊車直接進行吊裝合攏。問題在於，在中國國內由於條件限制，少有這種超大負荷能力的吊車資源，通常只能採用租借方式，費用極大，而且周期難以保證。

此外，中國國內大型龍門吊的吊高一般為80-90米，這樣，無論是對於300英尺平台還是400英尺平台，必然有20-70米左右的樁腿需要出塢（下水）後在水上進行安裝。由於大型桁架式樁腿結構水上安裝在中國國內尚屬首次，在樁腿吊點設定、水上吊裝、平台入泥深度、就位方式、定位方式、安裝精度、超高空作業通道、安全保證等方面存在諸多問題需要解決。

發明內容

專利目的

該發明針對上述問題，提供了一種大型桁架式樁腿的水上安裝方法，其目的主要針對70米左右或以上高度樁腿結構，在無需大型海吊前提下，採用非傳統建造方法，實現自升式鑽井平台的建造。從而解決了超大負荷海吊建造方式下，租賃海吊的費用高、建造周期難以保證的問題；以及解決在略小負荷能力的海吊方式下，需要解決樁腿結構在水上安裝過程中如樁腿吊點設定、水上吊裝、平台入泥深度、就位方式、定位方式、安裝精度、超高空作業通道、安全保證等諸多難點問題。

技術方案

《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》包括如下步驟：1、預定海域插樁，並建立基層樁腿段；2、依靠升降機構使得基層樁腿段與平台主體相關聯；3、將拖移安裝機構固定在平台主體上；4、使平台主體位於基層樁腿段下部位置，通過海吊將待接樁腿分段定位並固定到所述拖移安裝機構上；5、利用升降機構提昇平台主體至樁腿段預連線位置；6、利用所述拖移安裝機構將待接樁腿段拖移至連線點，實現待接樁腿段與下端基層樁腿段的就位、對接；7、利用升降機構降低平台主體至基層樁腿段下部位置；重複4-6之步驟，完成所需高度樁腿的建造。上述大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法，其進一步改進在於，在上述步驟6之後，步驟7之前，在平台位於高端位置處，直接對步驟6中所接樁腿段進行尺寸檢測、調整以及探傷工作。

為了實現上述大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法，其進一步改進在於，需要設計專用拖移安裝機構，其中包括利用滑道支撐裝置固定並支撐主體平台上的箱型梁滑道，以及與箱形梁滑道配合滑動的箱形梁滑板。箱形梁滑板設定有用於容納固定待接樁腿分段基座。滑道/滑板為兩排並置滑道/滑板，並且兩排滑板之間連線有用於固定承載三角形樁腿一個頂部的水平橫樑。支撐裝置為位於基層樁腿段兩側，固定於主體平台的甲板上；其頂端的兩排滑道的間距大於樁腿段寬度，並且沿滑道方向其長度跨越基層樁腿段並延伸出用於容納待接樁腿分段的滑道段，從而實現待接樁腿分段的承載與移動。

改善效果

《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》是一種利用物體滾動或滑動摩擦的原理，藉助於特殊裝置，採用拖移的手段，來實現大型桁架式樁腿塢外合攏、水上高空對接的安裝方法，在水上、高空（一般高于海平面90米以上）完成大型桁架式樁腿結構的合攏定位、對接安裝。在吊車承載能力高度限制的條件下，藉助專門設計的拖移安裝機構，實現大型、超長度樁腿結構水上安裝。其實施的安裝方法的安全、有效，可以有效保證樁腿安裝精度。從而節省了租賃專用海吊（海上吊車）的費用，保證了施工進度。而且設計的拖移安裝機構可以重複使用，進一步降低了建造成本。因此該發明的方法，能夠節省鑽井平台的建造費用，縮短建造周期。具有實用、方便、有效、成本低的特點。

附圖說明

圖1是該發明大型桁架式樁腿水上、高空對接安裝方法實施的過程示意圖；

圖2是該發明大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法中使用的拖移安裝機構之設計原理圖；

圖3是圖2所示拖移安裝機構的俯視結構示意圖，其中滑板之間加設水平橫樑；

圖4是圖2所示拖移安裝機構的俯視結構示意圖，其中滑板之間未加設水平橫樑。

權利要求

1.《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》包括如下步驟，

S1、預定海域插樁，並建立基層樁腿段（6）；

S2、基層樁腿段（6）通過升降機構（1）與平台主體（5）相關聯；

其特徵在於，還包括如下步驟，

S3、將拖移安裝機構固定在所述平台主體（5）上；

S4、使所述平台主體（5）位於所述基層樁腿段（6）下部位置，通過海吊將待接樁腿分段（4）定位並固定到所述拖移安裝機構上；

S5、利用升降機構（1）提升所述平台主體（5）至樁腿段預連線位置；

S6、利用所述拖移安裝機構將所述待接樁腿段（4）拖移至連線點，實現所述待接樁腿段（4）與下端基層樁腿段（6）的就位、對接；

S7、利用升降機構（1）降低所述平台主體（5）至所述基層樁腿段（6）下部位置；重複S4-S6之步驟，完成所需高度樁腿的建造。

2.根據權利要求1所述的大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法，其特徵在於，在所述S6步驟後，S7步驟之前，直接對所接樁腿段進行尺寸檢測、調整以及探傷工作。

3.根據權利要求1或2所述的大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法，其特徵在於，所述拖移安裝機構包括利用滑道支撐裝置（9）固定並支撐於所述主體平台（5）上的箱型梁滑道（8），以及與所述箱形梁滑道（8）配合滑動的箱形梁滑板（7）；所述箱形梁滑板（7）設定有用於容納固定所述待接樁腿分段（4）的基座。

4.根據權利要求3所述的大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法，其特徵在於，所述滑道（8）/滑板（7）為兩排並置滑道/滑板，所述兩排滑板（7）之間連線有用於固定承載三角形樁腿一個頂部的水平橫樑。

5.根據權利要求4所述的大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法，其特徵在於，所述支撐裝置（9）為位於所述基層樁腿段（6）兩側，固定於所述主體平台（5）的甲板（10）上；所述支撐裝置（9）頂端的兩排滑道（8）的間距大於樁腿段寬度，並且沿滑道方向其長度跨越所述基層樁腿段（6）並延伸出用於容納所述待接樁腿分段（4）的滑道段，從而實現所述待接樁腿分段（4）的承載與移動。

實施方式

如圖1所示，該發明大型桁架式樁腿結構水上安裝的工藝流程和關鍵環節。其中基本流程為：平台到預定海域插樁、就位——拖移安裝機構安裝、檢驗完畢——海吊吊起樁腿分段到拖移安裝機構上，並封固、定位——藉助於升降裝置使平台升到指定高度——利用拖移安裝機構，進行樁腿結構的拖移，實現樁腿上下段就位、對接——尺寸檢測、調整——焊接並探傷-降低主體平台進行下一個段的安裝工作。具體步驟如下：

1、預定海域插樁，並建立基層樁腿段6；

2、基層樁腿段6通過升降機構1與平台主體5相關聯；

3、將拖移安裝機構固定在平台主體5上；

4、使平台主體5位於基層樁腿段6下部位置，通過海吊將待接樁腿分段4定位並固定到所述拖移安裝機構上；

5、利用升降機構1提昇平台主體5至樁腿段預連線位置；

6、利用拖移安裝機構將待接樁腿段4拖移至連線點，實現待接樁腿段4與下端基層樁腿段6的就位、對接；

7、利用升降機構1降低平台主體5至基層樁腿段6下部位置；重複4-6之步驟，完成所需高度樁腿的建造。

此外，在上述步驟6之後，步驟7之前，在平台處於對接樁腿的高位處，直接對所對接的樁腿段進行尺寸檢測、調整以及探傷工作。現對圖1中由上至下按箭頭的六幅小圖依次說明，其中第一幅小圖之前，出塢樁腿的高度約為91-98米；在第二幅小圖中顯示出安裝拖移安裝機構的狀態，包括移動滑板7和滑道支撐裝置9（為架體結構）；通過海吊/浮吊將待接樁腿段吊至固定裝置上（第三幅小圖）；而後第四幅小圖中，升船（主體平台）至指定高度後，拖移樁腿就位；第五幅圖中進行較中、找正、定位、焊接及檢驗工作；第六幅圖，降船（主體平台）至一定高度，進行下一樁腿的安裝。

在上述步驟中，為了實現待接樁腿段的移動需要設計專用的拖移安裝機構。如圖2所示，結合圖3和4說明。該拖移安裝機構包括利用滑道支撐裝置9固定並支撐於主體平台5上的箱型梁滑道8，以及與箱形梁滑道8配合滑動的箱形梁滑板7；箱形梁滑板7設定有用於容納固定待接樁腿分段4的基座和樁腿定位靴。其中樁腿定位靴在2007年10月之前技術的陸地上建造樁腿中經常使用，是用於配合基座使用的支撐固定機構（參見該申請人於2006年9月20日申請的“水上安裝樁腿支撐靴裝置”）。在圖3和4中可見，滑道8/滑板7為兩排並置滑道/滑板（當然也可多排設定）。兩排滑道/滑板優選方式下其水平度保證在±10毫米之間。圖3中兩排滑板7之間連線有用於固定承載三角形樁腿一個頂部的水平橫樑11，從而保證待接樁腿段的平穩承載

圖中，樁腿的首部舷管坐在水平橫樑上，整個樁腿的載荷分布在左右滑道以及水平橫樑上，拖移時只是藉助於左右兩個滑道及滑板裝置進行。也可如圖4所示方式，其前提仍要保證樁腿段的平穩承載，其整個樁腿的載荷全部分布在左右滑道上，利用滑板和滑道裝置進行拖移。

在圖3和4中，支撐裝置9為架體結構，位於樁腿的兩側並固定於主體平台5的甲板10上，從而保證架體升降過程中不會與樁腿發生干涉。相應的，支撐裝置9頂端的兩排滑道8的間距大於樁腿段寬度，並且沿滑道方向其長度跨越樁腿兩側，其目的也是為了防止升降過程中發生干涉。此外滑道延伸出用於容納待接樁腿分段4的滑道段，從而實現待接樁腿分段4的承載與移動。

綜上，該發明大型桁架式樁腿結構水上安裝拖移安裝機構的設計原理和方法可歸納如下，在拖移安裝機構的設計上，由於沒有相應的規範、標準可供參考，為確保樁腿水上安裝的需要，該發明對拖移安裝機構的設計原理、方法和形式進行了規定，即按照滾動摩擦和滑動摩擦的原理，把特殊裝置設計成固定滑道、移動滑板和滑靴三種形式，分別起支撐樁腿結構重量，保證穩性，方便拖移、就位的作用。此外，該發明方法的實施過程中，需要注意樁腿就位的技巧，以及高空作業樁腿的尺寸控制，必要時，優選採用低溫焊接技術等。

榮譽表彰

2015年11月27日，《大型桁架式樁腿水上拖移安裝方法》獲得第十七屆中國專利獎優秀獎。