[发明专利]安装于自升式平台桩靴表面的冲桩结构

说明书

本发明提供一种安装于自升式平台桩靴表面的冲桩结构，包括设于桩靴底部并沿水平方向布置的出水槽，出水槽与开设在桩靴表面的出水口相连通，出水槽的底部封闭，顶部与桩靴底面密封连接，出水槽的端面开口设有倒角部，所述倒角部被倾斜固定的导泥板封闭，导泥板顶部与桩靴底面之间的出水槽端面开口形成水平方向的冲桩水喷口。本发明的导泥板能够引导海床泥沙朝冲桩结构的外侧方向流动，减少从冲桩水喷口进入出水槽内的泥沙量，从而有效避免海床泥沙对出水口造成的堵塞。

技术领域

本发明涉及自升式海工平台技术领域，特别是涉及一种安装于自升式平台桩靴表面的冲桩结构。

背景技术

自升式平台服务于海洋作业环境。自升式平台具备桩腿和安装在桩腿底部的桩靴，能够在海上实现各种作业功能的海上工作平台。作为一种高效、实用的移动平台，它在服役期内需要进行频繁的移位作业，每次作业时海底土质条件不同，平台的桩靴入泥深度也不同。当海底土质较软时，桩腿入泥较深，长时间作业后会导致平台拔桩阻力过大及拔桩困难。

平台拔桩过程是一个桩土相互作用的过程，受环境载荷及海土非线性的物理力学性质等因素的影响，拔桩阻力分析是一个非常复杂的问题，目前尚没有被普遍接受的计算方法，但是，有一点是被普遍认可的，就是在持力层为黏土层的情况下，拔桩阻力往往很大。因此，为了减少拔桩阻力，自升式平台都需配备冲桩系统，在拔桩过程中对桩靴表面的土体进行冲刷作业。

自升式平台在拔桩过程中的吸附力产生于桩靴、土体以及孔隙水之间的相互作用，吸附力由土层与桩靴底面间的黏着力、桩靴提升过程中产生的负孔隙水压力以及桩靴底部土体的抗剪强度组成。在平台作业过程中，插桩产生的超静孔隙水压力随着时间的推移而逐渐消散，土体发生固结，固结过程实质上就是超静孔隙水压力向土体有效应力转化的过程，因此在该过程中土体有效应力增加，土体强度恢复，导致在平台拔桩过程中吸附力增大。平台冲桩时，通过开设在桩靴表面处的出水口(出水口与位于桩靴内的冲桩管路连通)向桩靴底部土体中注入高压冲桩水，人为改变桩靴底部土体中的孔隙水压力大小与分布，通过在桩靴底部土体中产生超静孔隙水压力来消除拔桩吸附力。而桩靴表面处的出水口的防堵措施对于自升式平台的冲桩系统能否正常有效地工作，以及对于平台的安全拔桩作业显得非常重要。

尽管一些自升式平台在桩靴底部的出水口处安装防堵保护罩，主要是防止桩靴在下桩入泥时海床泥沙从出水口直接进入冲桩管路内，但现有的防堵保护罩存在以下主要缺陷：首先，防堵保护罩不具有任何引导海床泥沙流动的结构，泥沙依然会进入防堵保护罩内部，严重时会堵塞出水口。其次，防堵保护罩的冲桩喷水口的位置设置不合理，增加了堵塞的可能性。最后，防堵保护罩内部形成的冲桩水保压腔的容积较小，冲桩作业时在冲桩水保压腔内的存水量受限，造成一部分泥沙没有冲刷效果。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种安装于自升式平台桩靴表面的冲桩结构，能有效避免海床泥沙对出水口造成的堵塞。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种安装于自升式平台桩靴表面的冲桩结构，包括设于桩靴底部并沿水平方向布置的出水槽，出水槽与开设在桩靴表面的出水口相连通，出水槽的底部封闭，顶部与桩靴底面密封连接，出水槽的端面开口设有倒角部，所述倒角部被倾斜固定的导泥板封闭，导泥板顶部与桩靴底面之间的出水槽端面开口形成水平方向的冲桩水喷口。

优选地，所述出水槽垂直于出水方向的横截面呈上大下小的形状。

优选地，所述出水槽垂直于出水方向的横截面呈V形。

优选地，所述出水槽垂直于出水方向的横截面呈半圆形，所述出水槽由半圆管构成。

优选地，所述桩靴表面的每个出水口同时与多个出水槽相通，所述多个出水槽以出水口为中心呈放射状分布。

优选地，所述桩靴表面的每个出水口同时与四个出水槽相通，所述四个出水槽以出水口为中心呈十字形放射状分布。