自升式平台迁移过桥后桩腿拼装方案研究

瞿成飞 吴凡

摘要：自升式平台是一种海上活动式钻井装备，目前是全球海洋石油勘探中使用最多的一种钻井平台，它由船体、桩腿、升降机构及一系列钻井设备所组成。自升式平台迁移过程中，桩腿升至主甲板百米以上，在远程拖航时会通过一些跨海大桥，由于大桥距离海面净空限制，因此在拖航之前需要把桩腿进行分段截断，通过大桥后再把截下来的桩腿拼装上去，但是往往由于过桥后进入内海，当地浮吊起吊高度不够，不能把超过吊高限制的桩腿部分吊装至安装高度。如何把上面几部分桩腿分段拼装上去以保证平台桩腿的正常使用，本文研究的方案巧妙地利用自升式平台自动升降的功能解决了这类工程难题，对于自升式平台迁移过桥的类似工程问题具有重要的借鉴意义。

关键词：自升式平台 桩腿迁移 过桥拼装

Abstract:Jackup is a removable drilling equip which usually be used in ocean oil exploration and drilling. It consists of main hull、leg、jackcase and other drilling equipments. The leg will be jack up to more than hundred meters from main hull when rig being transport crossing some bridges, and it need to divide the leg to several sections due to the bridge headroom restriction,.after crossing the bridge we need to assemble them together. The problem is that after crossing the bridge there can not find a floating crane to lift the divided sections to the required height to assemble them together. So this paper want to consider an ingenious method to solve the problem like that,its can be taken as example when encounter the same engineering problems.

Keywords: Jackup, Leg, Transport, Cross the bridge, Assemble.

中图分类号：TU232文献标识码： A 文章编号：

1. 背景介绍

博斯普鲁斯海峡（StraitofBosporus）又称伊斯坦布尔海峡。它北连黑海，南通马尔马拉海和地中海，把土耳其分隔成亚洲和欧洲两部分。海峡全长30.4公里，最宽处为3.6公里，最窄处708米，最深处为120米，最浅处只有27.5米。博斯普鲁斯在希腊语中是“牛渡”之意。传说古希腊万神之王宙斯，曾变成一头雄壮的神牛，驮着一位美丽的人间公主，从这条波涛汹涌的海峡游到对岸。海峡因此而得名。大桥建于1973年，全长1560米，跨越海峡水面1074米，桥身离海面64米，各种类型的船只都可以通过，是欧洲第1大吊桥，世界第4大吊桥。

West callisto博斯普鲁斯海峡大桥

2结构简介

2.1 桩腿结构

桩腿是海上可移动升降式多功能工作平台的关键。工作平台的主体依靠桩腿的支撑才得以升离水面，使平台处于钻井作业状态。桩腿的作用除了支撑平台的全部重量外，还要经受住各种环境外力的作用。当作业水深加大时,桩腿的长度、尺寸和重量迅速增加,作业和拖航状态的稳性亦变差。所以，工作平台最大的作业水深受到制约,作业范围限于大陆架200m水深以内。

桩腿的设计主要取决于以下几点：

（1）所承受平台的全部重量；

（2）所承受的波浪载荷的大小；

（3）平台在动力响应下的强度和稳性；

（4）与升降装置的连接；

（5）安装方法和制造费用。

桩腿结构形式有柱体式和桁架式两大类。

壳体式桩腿由钢板焊接成封闭式结构,其断面有圆柱形和方箱形两种, 壳体式桩腿可有加筋或无加筋两种形式，一般用于作业水深60m以下的自升式平台。如工作水深再增大，用壳体式桩腿不够经济，主要是所受波浪力随桩腿尺寸增加而大大增加，桩腿重量也大大增加。一般来说，壳体式桩腿的制造比较简单，结构也坚固。

桁架式桩腿由弦杆、水平撑杆和斜撑杆组成,其截面有三角形和正方形。由于透空，桩腿上的波浪力和海流力大大减小。在桩腿弦杆上带有齿条，与齿轮齿条升降装置配合，桁架式桩腿常用于深水海域作业。

工作水深在40m以下的自升式平台均采用的是壳体式桩腿，40m以上的均采用的是桁架式桩腿。而从琼州海峡大桥的选线情况来看，平台的工作水深为45米左右。综合考虑到海上可移动升降式多功能工作平台在琼州海峡大桥施工上，以及将来可能在更深的海域工作等因素，“海上可移动升降式多功能工作平台研究”项目，把工作平台的目标工作水位定在80m。因此，工作平台选用桁架式作为桩腿的结构形式。

2.2. 升降装置

安装在桩腿和平台主体的交接处，驱动升降装置使桩腿和主体作相对的上下运动。升降装置还有把平台主体固定于桩腿某一位置的作用，此时升降装置主要承受垂直力，水平力则由固桩装置传递。最常用的升降装置是齿轮齿条式及顶升液压缸式。齿轮齿条式升降装置的齿条沿桩腿筒体或弦杆铺设，而与齿条相齿合的小齿轮安装在齿轮驾上，并由电动机或液压马达经减速齿轮驱动。

3.方法流程介绍

为了将截下来的桩腿重新拼装在一起，我们设计了一整套方案，这种方案本来是用在早些年因为没有能起吊至桩腿顶部的超高的吊机而设计出来的桩腿拼装方法，然而恰好就是利用了这种古老的方法成功地解决了整装平台过桥的问题。

桩腿截断部分立面图

流程图

这套方案具体步骤为：首先在拖航之前把平台的三条桩腿分别截下来五段总共296英尺的长度，把截下来的桩腿放置在另外一运输船运输至目的地；其次等平台顺利通过博斯普鲁斯海峡上的两座大桥到达目的地后再把桩腿拼装上去，但是由于浮吊起吊高度限制，因此我们利用自升式平台可以升降的特点在主船体上每个桩腿附近分别安装了一条弧形的轨道，把截下来的部分先放在轨道上，然后把主船体升起至对接高度，接着在弧形轨道上把放在上面的桩腿沿着轨道转动滑动至对接位置，烧焊连接。这样第一分段桩腿就连接上去了，然后在把主船体再降下来，把下部分分段放在轨道重复前面同样的步骤，最后所有截下来的桩腿分段就能全部被拼装上去。

4.结论

这种方法（沿轨道转动拼接法）本来是用在早些年因为没有能起吊至桩腿顶部的超高吊机而设计出来的桩腿拼装方法，然而恰好就是利用了这种古老的方法成功地解决了整装平台过桥的问题。

这种方案需要提供一系列的结构包括轨道，支撑结构，转动支点结构和连接结构等。为了便于拆卸以使下一工序的进行，每种结构都是通过螺栓连接在一起，这对整个装置的加工安装精度要求很高，但是这种方法目前为止是自升式平台在没有很大起吊高度浮吊条件下解决桩腿拼装问题的最好方法。

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