本發(fā)明涉及自升式平臺(tái)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種四樁腿自升式平臺(tái)的預(yù)壓樁方法。

背景技術(shù)：

為了不使自升式平臺(tái)由于鉆井機(jī)械等引起的振動(dòng)、風(fēng)、浪和流等環(huán)境外力引起的傾覆力矩等原因而使樁腿繼續(xù)下陷甚至突然下陷（穿刺），導(dǎo)致平臺(tái)發(fā)生嚴(yán)重傾斜甚至傾倒等危險(xiǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，在平臺(tái)插樁就位后，按作業(yè)要求舉升到規(guī)定高度以前，必須對(duì)全部樁腿進(jìn)行預(yù)壓，使樁腿底下的地基土所承受的載荷能預(yù)先達(dá)到并超過風(fēng)暴狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大軸向力。

因此，預(yù)壓作業(yè)對(duì)自升式平臺(tái)的安全使用是極為重要的，也是自升式平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)就要妥善考慮的一個(gè)問題。

環(huán)境條件越惡劣，對(duì)預(yù)壓的要求就越高，預(yù)壓時(shí)發(fā)生突然下陷等危險(xiǎn)的可能性就越大。平臺(tái)到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后，下放樁腿、插樁定位以及隨后的預(yù)壓作業(yè)都應(yīng)在天氣良好，風(fēng)、浪都很小的情況下進(jìn)行。預(yù)壓在主船體離開水面一定高度的情況下進(jìn)行，使得波浪不能沖擊到主船體底部，但主船體不宜升的過高，以資安全。

如圖1所示，四樁腿自升式平臺(tái)中，主船體1上穿設(shè)呈矩形分布的四個(gè)樁腿2，各樁腿2的底部設(shè)置有樁靴3，樁靴3與海底接觸；主船體1內(nèi)對(duì)應(yīng)樁腿2布置升降機(jī)構(gòu)（圖中未示出），升降機(jī)構(gòu)與樁腿2相配合，實(shí)現(xiàn)主船體1的升降。為便于表述，將平臺(tái)的四個(gè)樁腿2分別標(biāo)記為a、b、c、d。

該平臺(tái)預(yù)壓樁的通常做法是：在平臺(tái)插樁站立并將主船體1升高離開水面sl一定高度后，先由一條對(duì)角線上兩根樁腿a、c配合對(duì)應(yīng)的升降機(jī)構(gòu)來(lái)支撐主船體1，而對(duì)應(yīng)于另一條對(duì)角線上兩樁腿b、d的升降機(jī)構(gòu)則處于“放松”狀態(tài)，樁腿b、d不承擔(dān)主船體1的重量，主船體1的重量全部由樁腿a、c承擔(dān)，從而使樁腿a、c向下對(duì)海底地基施壓，然后再轉(zhuǎn)換到由后一對(duì)樁腿b、d承受主船體1重量而向海底地基施壓，這樣依次進(jìn)行直至完成預(yù)壓。

這種通常的做法雖然步驟合理容易操作，但仍然存在著耗時(shí)長(zhǎng)，不夠安全的缺點(diǎn)。比如預(yù)壓之前必須要先將主船體1升離海面sl，沒有經(jīng)過預(yù)壓的海底地基有可能出現(xiàn)突然下陷的風(fēng)險(xiǎn)。如果某條樁腿2發(fā)生了突然下陷，處于“放松”狀態(tài)的樁腿2的載荷會(huì)突然增大，對(duì)升降系統(tǒng)設(shè)備和平臺(tái)電網(wǎng)造成沖擊。預(yù)壓樁需等待主船體1升離海面sl后才能進(jìn)行，平臺(tái)插樁后升船的過程中不能進(jìn)行預(yù)壓工作，整個(gè)作業(yè)周期較長(zhǎng)。如果主船體1的重量不能滿足預(yù)壓樁的載荷要求，還需要在升船之后用海水泵塔再往壓載艙注入海水（升船前及過程中注入壓載水會(huì)加大風(fēng)險(xiǎn)），則還需要更長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間。這對(duì)好天氣延續(xù)的時(shí)間就提出了更高的要求，無(wú)形中又增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)，就意味著平臺(tái)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的增加，比如平臺(tái)要消耗更多的燃油，輔助船只作業(yè)時(shí)間也要相應(yīng)的延長(zhǎng)等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種四樁腿自升式平臺(tái)的預(yù)壓樁方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、具有作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種四樁腿自升式平臺(tái)的預(yù)壓樁方法，包括步驟：

s10：平臺(tái)插樁定位；

s20：保持平臺(tái)主船體在海水中的漂浮狀態(tài)，使平臺(tái)一條對(duì)角線上的兩樁腿為支撐狀態(tài)而與主船體保持相對(duì)固定，同時(shí)使另一條對(duì)角線上的兩樁腿為舉升狀態(tài)而相對(duì)于主船體下降從而使該兩樁腿向海底下壓；

s30：監(jiān)控主船體的升降狀態(tài)，當(dāng)主船體略微上升時(shí)，使原處于舉升狀態(tài)的兩樁腿轉(zhuǎn)換為支撐狀態(tài)，使原處于支撐狀態(tài)的兩樁腿轉(zhuǎn)換至舉升狀態(tài)；重復(fù)該步驟，直至每一樁腿的載荷均不小于載荷設(shè)定值。

較優(yōu)地，步驟s30中，樁腿由舉升狀態(tài)轉(zhuǎn)換至支撐狀態(tài)時(shí)，采集樁腿的載荷，并與所述載荷設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行樁腿的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

較優(yōu)地，步驟s30中，當(dāng)原處于舉升狀態(tài)的兩樁腿轉(zhuǎn)換至支撐狀態(tài)時(shí)的載荷達(dá)到所述載荷設(shè)定值的設(shè)定比例時(shí)，使四個(gè)樁腿均處于支撐狀態(tài)保持第一設(shè)定時(shí)間，再將原處于支撐狀態(tài)的兩樁腿轉(zhuǎn)換至舉升狀態(tài)。

較優(yōu)地，所述第一設(shè)定時(shí)間為5min~15min。

較優(yōu)地，在步驟s20和步驟s30中，還實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)的傾斜狀態(tài)，并在平臺(tái)傾斜角度超出預(yù)定范圍時(shí)，對(duì)平臺(tái)的傾斜角度進(jìn)行調(diào)整。

較優(yōu)地，在對(duì)平臺(tái)的傾斜角度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，升降相關(guān)的樁腿而調(diào)整平臺(tái)傾斜角度。

較優(yōu)地，步驟s30中，還對(duì)主船體的吃水狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，保持主船體的底面在海面上一設(shè)定高度以下。

較優(yōu)地，步驟s30中，當(dāng)主船體升離海面所述設(shè)定高度以上時(shí)，將所有樁腿轉(zhuǎn)換至降船狀態(tài)，使主船體降下，再繼續(xù)進(jìn)行樁腿舉升狀態(tài)和支撐狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

較優(yōu)地，步驟s30中，還包括：向主船體內(nèi)泵入海水。

較優(yōu)地，在步驟s30所有樁腿的載荷均達(dá)到所述載荷設(shè)定值之后，保持平臺(tái)第二設(shè)定時(shí)間，并監(jiān)控平臺(tái)的傾斜狀態(tài)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：本發(fā)明的預(yù)壓樁方法中，主船體漂浮于海水中時(shí)即開始?jí)簶?，樁腿下壓時(shí)主船體保持不動(dòng)或緩慢上升，可以在壓樁的同時(shí)完成將主船體舉升出水面的工作，節(jié)省作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間，縮短預(yù)壓樁作業(yè)時(shí)間，對(duì)好天氣持續(xù)時(shí)間的要求相應(yīng)降低，并能有效降低平臺(tái)運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用。平臺(tái)傳遞給樁腿的載荷為自重與浮力的差值，這個(gè)差值隨著主船體緩慢上升而緩慢增加，即使某條樁腿發(fā)生突然下陷，通過浮力作用可以很快使船體保持平衡，完全避免預(yù)壓樁時(shí)樁腿突然下陷帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，大大增加了平臺(tái)預(yù)壓樁作業(yè)的安全性。其次，由于所有樁腿均處于支撐主船體狀態(tài)或舉升主船體狀態(tài)，平臺(tái)中整個(gè)升降系統(tǒng)的總能力始終大于等于主船體重量和浮力差，不會(huì)出現(xiàn)載荷突然變化，從而避免了升降機(jī)構(gòu)和電網(wǎng)受到?jīng)_擊。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中四樁腿自升式平臺(tái)預(yù)壓樁方法的過程示意圖。

圖2是本申請(qǐng)中四樁腿自升式平臺(tái)預(yù)壓樁方法優(yōu)選實(shí)施例的過程示意圖。

圖3是本申請(qǐng)中四樁腿自升式平臺(tái)預(yù)壓樁方法優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：1、主船體；2、樁腿；3、樁靴。

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施方式將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種四樁腿自升式平臺(tái)的預(yù)壓樁方法，該方法主要包括以下步驟：

s10：平臺(tái)插樁定位；結(jié)合圖2，該步驟中，使平臺(tái)到達(dá)預(yù)定海域，保持平臺(tái)主船體1漂浮于海水中，下放平臺(tái)的四個(gè)樁腿2，直至各樁腿2底部的樁靴3在海底定位。

s20：保持主船體1在海水中的漂浮狀態(tài)，使平臺(tái)一條對(duì)角線上的兩樁腿2為支撐狀態(tài)而與主船體1保持相對(duì)固定，同時(shí)使另一條對(duì)角線上的兩樁腿2為舉升狀態(tài)而相對(duì)于主船體1下降從而使該兩樁腿2向海底下壓；

s30：監(jiān)控主船體1的升降狀態(tài)，當(dāng)主船體1略微上升時(shí)，使原處于舉升狀態(tài)的兩樁腿2轉(zhuǎn)換為支撐狀態(tài)，使原處于支撐狀態(tài)的兩樁腿2轉(zhuǎn)換至舉升狀態(tài)；重復(fù)該步驟，直至每一樁腿2的載荷均不小于載荷設(shè)定值。

一并結(jié)合圖2和圖3，平臺(tái)按上述方法進(jìn)行預(yù)壓樁的具體過程大致如下。

首先按照步驟s10平臺(tái)到達(dá)預(yù)定海域，保持平臺(tái)主船體1漂浮于海水中，下放平臺(tái)的四個(gè)樁腿2，直至各樁腿2底部的樁靴3在海底定位，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的插樁定位。

為便于表述，將四個(gè)樁腿2分別區(qū)別標(biāo)記為a、b、c、d。

平臺(tái)完成插樁定位后，無(wú)需提升主船體1，保持主船體1在海水中的漂浮狀態(tài)，直接進(jìn)入步驟s20轉(zhuǎn)入壓樁模式。

根據(jù)圖2和圖3，先使位于一條對(duì)角線上的樁腿a、c處于支撐狀態(tài)，同時(shí)使位于另一條對(duì)角線上的樁腿b、d處于舉升狀態(tài)。

樁腿的“支撐狀態(tài)”是指：樁腿與主船體內(nèi)對(duì)應(yīng)于該樁腿的升降機(jī)構(gòu)連接固定，升降機(jī)構(gòu)抱緊樁腿，升降機(jī)構(gòu)與樁腿之間沒有相對(duì)升降運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)地，主船體與樁腿為相對(duì)固定狀態(tài)。

樁腿的“舉升狀態(tài)”是指：主船體內(nèi)對(duì)應(yīng)于該樁腿的升降機(jī)構(gòu)動(dòng)作，與該樁腿相配合實(shí)現(xiàn)主船體相對(duì)于樁腿的舉升，亦即樁腿相對(duì)于主船體下降。樁腿處于舉升狀態(tài)時(shí)，平臺(tái)自重與浮力的差值構(gòu)成的載荷傳遞給該樁腿，在該載荷的作用下，樁腿下方的海底地基將被逐漸壓實(shí)，當(dāng)樁腿的載荷對(duì)海底地基的壓實(shí)作用達(dá)到最大程度后，海底地基向樁腿提供的支撐力即可以承擔(dān)樁腿的載荷。若該樁腿對(duì)應(yīng)的升降機(jī)構(gòu)繼續(xù)動(dòng)作，通過與樁腿的配合，即可使得主船體沿著樁腿向上攀升。

當(dāng)樁腿a、c處于支撐狀態(tài)，樁腿b、d處于舉升狀態(tài)時(shí)，樁腿a、c與主船體1保持相對(duì)固定，而樁腿b、d則會(huì)相對(duì)于主船體1下降從而向海底下壓，將海底地基壓實(shí)。

根據(jù)步驟s30，在樁腿b、d處于舉升狀態(tài)的過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控主船體1的升降狀態(tài)，當(dāng)觀察到主船體1略微上升時(shí)，即代表樁腿b、d在當(dāng)前載荷下對(duì)海底地基的壓實(shí)作用已達(dá)到最大程度。此時(shí)，使樁腿b、d對(duì)應(yīng)的升降機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作，樁腿b、d轉(zhuǎn)換為支撐狀態(tài)，再使樁腿a、c對(duì)應(yīng)的升降機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作，將樁腿a、c轉(zhuǎn)換為舉升狀態(tài)。

在樁腿a、c處于舉升狀態(tài)，樁腿b、d處于支撐狀態(tài)時(shí)，樁腿a、c下方的海底地基將被壓實(shí)。同樣地，繼續(xù)監(jiān)控主船體1的升降狀態(tài)，當(dāng)觀察到主船體1略微上升時(shí)，即代表樁腿a、c在當(dāng)前載荷下對(duì)海底地基的壓實(shí)作用已達(dá)到最大程度。接下來(lái)再對(duì)各樁腿a、c、b、d的工作狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

重復(fù)上述過程，即可使得樁腿a、c下方的海底地基與樁腿a、c下方的海底地基交替地被壓實(shí)，直至每一樁腿a、c、b、d的載荷均不小于載荷設(shè)定值。相應(yīng)地，各樁腿a、c、b、d下方的海底地基所承受的載荷即達(dá)到或超過了載荷設(shè)定值，滿足預(yù)壓要求。具體的載荷設(shè)定值根據(jù)平臺(tái)的工作海域及安全工作條件而定。

在步驟s30中，樁腿2由舉升狀態(tài)轉(zhuǎn)換至支撐狀態(tài)時(shí)，采集樁腿2的載荷，并與載荷設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行樁腿2的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，即是否繼續(xù)對(duì)海底地基壓實(shí)。

較優(yōu)地，步驟s30中，當(dāng)原處于舉升狀態(tài)的兩樁腿2轉(zhuǎn)換至支撐狀態(tài)時(shí)的載荷達(dá)到載荷設(shè)定值的一設(shè)定比例時(shí)，保持平臺(tái)（此時(shí)，四個(gè)樁腿2均處于支撐狀態(tài)）第一設(shè)定時(shí)間后，再將原處于支撐狀態(tài)的兩樁腿2轉(zhuǎn)換至舉升狀態(tài)。

該設(shè)定比例例如可為2/3，該第一設(shè)定時(shí)間較優(yōu)地為5min~15min。即：當(dāng)兩樁腿2（例如樁腿b、d）由舉升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為支撐狀態(tài)時(shí)經(jīng)采集到的載荷接近載荷設(shè)定值時(shí)，先暫緩對(duì)原處于支撐狀態(tài)的另兩樁腿2（對(duì)應(yīng)地即為樁腿a、c）進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，等待5min~15min，使樁腿b、d下方的海底地基進(jìn)一步被壓實(shí)后，再將樁腿a、c轉(zhuǎn)換為舉升狀態(tài)。而后，在樁腿a、c由舉升狀態(tài)轉(zhuǎn)換為支撐狀態(tài)后，如樁腿a、c的載荷也接近載荷設(shè)定值，同樣等待一段時(shí)間后，再將樁腿b、d的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為舉升狀態(tài)。按該過程繼續(xù)進(jìn)行直至完成預(yù)壓樁。

在步驟s20和步驟s30中，還實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)的傾斜狀態(tài)，并在平臺(tái)傾斜角度超出預(yù)定范圍時(shí)，對(duì)平臺(tái)的傾斜角度進(jìn)行調(diào)整。一般地，平臺(tái)的傾斜角度要求不超出0.3°，當(dāng)超出該角度范圍時(shí)，則暫停樁腿2的預(yù)壓，先升降相關(guān)的樁腿2，將平臺(tái)的傾斜角度調(diào)整到要求的范圍內(nèi)，然后再繼續(xù)壓樁。

在步驟s30所有樁腿2的載荷均達(dá)到（即：大于或等于）載荷設(shè)定值之后，保持平臺(tái)一設(shè)定時(shí)間，該設(shè)定時(shí)間例如可為30min，在保持平臺(tái)的該段時(shí)間內(nèi)，繼續(xù)監(jiān)控平臺(tái)的傾斜狀態(tài)。如果平臺(tái)的傾角未發(fā)生變化，即可將主船體1升至預(yù)定高度進(jìn)行作業(yè)。

另外，較優(yōu)地，在步驟s30中，還對(duì)主船體1的吃水狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并保持主船體1的底面在海面sl上一設(shè)定高度以下。該設(shè)定高度較優(yōu)地為1m。當(dāng)主船體1升離海面sl超過1m時(shí)，將所有樁腿2轉(zhuǎn)換至降船狀態(tài)，使主船體1降下至海平面，而后繼續(xù)進(jìn)行樁腿2舉升狀態(tài)和支撐狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。通過該措施進(jìn)一步提升預(yù)壓樁作業(yè)的安全性。

其中，樁腿的“降船狀態(tài)”是指：主船體內(nèi)對(duì)應(yīng)于該樁腿的升降機(jī)構(gòu)動(dòng)作，與該樁腿相配合實(shí)現(xiàn)主船體相對(duì)于樁腿的下降。樁腿處于降船狀態(tài)時(shí)其對(duì)應(yīng)的升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)作與樁腿處于舉升狀態(tài)時(shí)升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)作剛好相反。

本發(fā)明的預(yù)壓樁方法中，主船體漂浮于海水中時(shí)即開始?jí)簶?，樁腿下壓時(shí)主船體保持不動(dòng)或緩慢上升，可以在壓樁的同時(shí)完成將主船體舉升出水面的工作，節(jié)省作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間，縮短預(yù)壓樁作業(yè)時(shí)間，對(duì)好天氣持續(xù)時(shí)間的要求相應(yīng)降低，并能有效降低平臺(tái)運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用。平臺(tái)傳遞給樁腿的載荷為自重與浮力的差值，這個(gè)差值隨著主船體緩慢上升而緩慢增加，即使某條樁腿發(fā)生突然下陷，通過浮力作用可以很快使船體保持平衡，完全避免預(yù)壓樁時(shí)樁腿突然下陷帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，大大增加了平臺(tái)預(yù)壓樁作業(yè)的安全性。其次，由于所有樁腿均處于支撐主船體狀態(tài)或舉升主船體狀態(tài)，平臺(tái)中整個(gè)升降系統(tǒng)的總能力始終大于等于主船體重量和浮力差，不會(huì)出現(xiàn)載荷突然變化，從而避免了升降機(jī)構(gòu)和電網(wǎng)受到?jīng)_擊。

按上述的方案，樁腿2的載荷由平臺(tái)自重提供，在進(jìn)一步改進(jìn)的優(yōu)選方案中，在步驟s30中，還可以包括：向主船體1內(nèi)泵入海水。通過海水增加樁腿2的載荷，使樁腿2的載荷能更快地達(dá)到載荷設(shè)定值，縮短預(yù)壓樁的時(shí)間。同時(shí)，由于在開始預(yù)壓樁以及預(yù)壓樁前期，主船體1漂浮于海水中，可直接打開海底門向壓載艙內(nèi)泵入海水，而不必使用海水泵塔和潛水泵，節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也節(jié)約了能源。

在一具體實(shí)施例中，在平臺(tái)的四條樁腿2接觸到海底之后，采用本發(fā)明的預(yù)壓樁方法進(jìn)行預(yù)壓樁作業(yè)，按圖2和圖3所示的流程進(jìn)行作業(yè)，并在開始預(yù)壓樁作業(yè)的同時(shí)，通過主船體1上的海底門往壓載艙內(nèi)打海水，以滿足預(yù)壓樁所需要的載荷。根據(jù)該方法，在主船體1剛剛離開海面sl時(shí)就完成了預(yù)壓樁作業(yè)，四條樁腿2均超過了5400噸的設(shè)定預(yù)壓載荷，從插樁到預(yù)壓樁結(jié)束僅用了不到2小時(shí)。

而同樣的平臺(tái)，按照?qǐng)D1所示現(xiàn)有技術(shù)的流程進(jìn)行預(yù)壓樁作用，從插樁到預(yù)壓樁結(jié)束，整個(gè)作業(yè)時(shí)間超過8小時(shí)。

兩次預(yù)壓樁作業(yè)進(jìn)行對(duì)比可看出，本發(fā)明的方法在作業(yè)時(shí)間方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，有效縮短作業(yè)時(shí)間，降低成本。

雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方式不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。