海上自升式作业平台半浮态作业方法技术

本发明专利技术涉及一种海上自升式作业平台半浮态作业方法，包括如下步骤：确定半浮态作业条件，根据作业项目所在地潮汐表和稳性计算报告中的吃水‑浮力曲线图，绘制半浮态作业桩腿载荷曲线，确定半浮态作业吊装状况下的吃水上限Dh和吃水下限Dl；根据天气变化趋势和潮水变化趋势，结合半浮态作业桩腿荷载曲线，制定半浮态作业船体升降计划，以将吃水维持在所述吃水上限和所述吃水下限的之间；进行升船作业，吃水上限与吃水下限中心位置即可进行调平预压；进行吊装作业，其中，安排吊装和船体升降施工作业顺序，升降船体使船体吃水保持在吃水上限和吃水下限之间，保证桩腿对地压力处于允许范围之内。考虑潮汐变化的各个时间点的平台环境载荷。

Semi floating operation method for marine jack up platform

The invention relates to an offshore jack up platform semi floating state operation method, which comprises the following steps: determining the semi floating state operating conditions, according to the project location of tide tables and stability calculation in the draft report buoyancy curve drawing semi floating leg work load curve, determine the semi floating state for lifting operation under the condition of the upper Dh and lower Dl draft draft; according to the weather change trend and tide change trend, combined with the semi floating state operation leg load curve, making semi floating state operation plan to lift the hull, draft maintained between the upper and lower limit of the draft draft; for working ship, adjust the draft limit flat preloading and draft limit center position; hoisting operation, the arrangement of hoisting and lifting construction of hull operation order, the draft of the ship hull lift in cap and draft Between the lower limit of the draft, ensure that the ground pressure of the leg is within the allowable range. Platform environmental loads at various time points considering tidal variations.

【技术实现步骤摘要】
海上自升式作业平台半浮态作业方法
本专利技术海上作业平台领域，具体而言，涉及一种海上自升式作业平台半浮态作业方法。
技术介绍
随着全球能源紧缺、环境污染等问题日趋严重，风能作为无污染可再生能源，其发展最为迅速。从丹麦1991年在Vindeby建成第一个海上风电场以来，海上风力发电成为了世界新能源开发的亮点。海上风电场建设中，涉及到前期的海洋土质环境测量、风机基础的建造、风机的运输与吊装电缆铺设与海上变电站的布置与建设等问题。在海上风电场建设的各个环节都需要有海洋工程起重船、作业船等协助完成。海上风机作业平台早期大多借用其他海洋工程船或由其改造的,现有船舶并非专为海上风电设备的安装而设计，其缺点为：机动能力差，定位不准确、海况恶劣时不能作业、效率低及功能单一等。海域地质条件淤泥质严重，海底覆盖的淤泥层达到20m，因此，设计时桩靴入泥深度已经远远不能满足实际的需求，这样导致的后果是桩腿太短，当桩靴达到地基持力层后，桩腿已经不够长，不足以使平台提升到海面以上的规定作业高度，导致现有的风电安装设备无法正常作业。
技术实现思路
本专利技术为了解决为了克服在较差海况环境中不能进行作业的问题，提出了一种海上自升式作业平台半浮态作业方法，包括如下步骤：S110确定半浮态作业条件，根据作业项目所在地潮汐表和稳性计算报告中的吃水-浮力曲线图，绘制半浮态作业桩腿载荷曲线，确定半浮态作业吊装状况下的吃水上限Dh和吃水下限Dl；S120根据天气变化趋势和潮水变化趋势，结合半浮态作业桩腿荷载曲线，制定半浮态作业船体升降计划，以将吃水维持在所述吃水上限和所述吃水下限的之间；S130进行升船作业，其中，升船作业升到吃水上限与吃水下限中心位置即可进行调平预压；S140进行吊装作业，其中，根据船舶吃水变化以及桩腿实时荷载，结合半浮态施工船体升降计划时间表，安排吊装和船体升降施工作业顺序，升降船体使船体吃水保持在吃水上限和吃水下限之间，保证桩腿对地压力处于允许范围之内。进一步地，所述步骤S110包括：根据半浮态作业桩腿载荷曲线，采集桩腿最大荷载Qmax和最小载荷Qmin和对应吃水，并与极限承载力Qs进行比较，调整吃水，使得最大载荷和最小载荷满足：0<Qmin<Qmax<Qs，更新所述半浮态作业桩腿载荷曲线，从所述更新后的半浮态作业桩腿载荷曲线中获取最大吃水上限Dh和吃水下限Dl。进一步地，步骤S110中包括：在极端状况海洋环境条件下，求出桩腿载荷，计算采用公式如下：其中：Qi表示自升式平台在静水力作用下桩腿i的竖向载荷，Qwdi表示极限风载荷对桩腿竖向作用力，Qwai表示极限波浪及海流荷载对桩腿竖向作用力。进一步地，所述步骤S110中包括：在不同吊车姿态、不在负载条件下，计算桩腿载荷，为施工流程提供参考，计算公式如下：其中，Fs1-4表示桩腿1-4静载荷，W表示平台重量，Xg表示质心X坐标，Xg表示质心Y坐标，质心位置随吊机回转角抬升角θ的变化公式如下：进一步地，所述步骤S110包括：根据波高、波周期、波速、风速计算作业工况和自存工况条件下的抗滑力RH，计算公式为：RH＝Rc，Rc＝W·tgφ，其中:Rc为桩靴底部的土壤粘聚力，Rcf为桩靴周边摩擦力，W为本船在作业、自存工况下减去桩腿浮力后的最小重力，φ为持力层内摩擦角；并进行抗滑稳性校核，确保RH/FH≥KH，RH为抗滑力，FH为滑移力，KH为抗滑安全系数，作业工况时，KH>1.4,自存工况时，KH>1.2。进一步地，所述步骤110包括：计算桩腿地基极限承载力Qs，具体包括：根据提供的作业区域的工程地质资料和具体情况，对吊装处机位进行插桩计算，在自升式安装船桩腿可及深度的土层内，选取桩靴插入持力层，并计算相应的地基极限承载力Qs。进一步地，所述步骤S120还包括：根据各气象台的预报，掌握包括预定升船时间在内的48小时的天气变化趋势和潮水变化情况，确认环境参数在可作业范围之内。进一步地，所述步骤S130包括以下步骤：平台定位，调整荷载；调平平台，使倾斜角小于0.3度；同时下放四根桩腿；插桩，保证倾斜度小于0.3度；调整吃水，使平台提升，使得吃水在所述吃水上限和吃水下限之间的中心位置；对角压桩；调平平台，使得倾斜角小于0.3度；进行平台施工作业。进一步地，还包括步骤S150，进行降船作业。进一步地，所述降船作业的步骤包括：在平台施工结束后调整荷载；调平平台，使得倾斜度小于0.3度；进行对角拔桩作业，拔松后桩底触地待命；如拔桩不顺利则开通喷冲水，使桩靴松动；同时提升四桩桩靴，开启洗桩水；桩腿提升至桩底与平台基线齐平，插入上环梁；进行平台移位。本专利技术相对于现有技术，考虑潮汐变化的各个时间点的平台环境载荷，结合平台起重施工作业中平台-重物系统的重心位置变化，动态的校核了各桩腿的对地压力，从而安全有效地使用半浮态施工工艺进行风机及塔筒部件的海上吊装工作。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：图1为本专利技术一些实施例中的海上自升式作业平台半浮态作业方法的流程示意图；图2为本专利技术一些实施例中的平台质量计算模型的示意图；图3为本专利技术一些实施例中的海上自升式作业平台在半浮态作业时示意图；图4为本专利技术一些实施例中的桩腿压力变化曲线示意图；图5为本专利技术一些实施例中的海上自升式作业平台半浮态作业方法中的桩腿载荷曲线示意图；图6为本专利技术一些实施例中的海上自升式作业平台半浮态作业方法中的升船作业流程示意图；图7为本专利技术一些实施例中的海上自升式作业平台半浮态作业方法中的桩腿压力检测界面示意图；图8为本专利技术一些实施例中的海上自升式作业平台半浮态作业方法中的降船作业流程示意图；图9为本专利技术一些实施例中的用于半浮态作业的海上自升式作业平台的结构示意图；图10为本专利技术一些实施例中的用于半浮态作业的海上自升式作业平台的控制器结构示意图；图11为本专利技术一些实施例中的用于半浮态作业的海上自升式作业平台的升降装置结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。在海上风电场的建设中，自升式平台主要担负着高精度要求的起重任务。自升式平台有4个长约60m的桩腿，工作的时候通过四个桩腿插入海床土层，将平台支撑于水面以上，形成一个相对稳定的工作平台，完成高精度要求的吊装施工。平台每个桩腿上配有7m×8m的大型桩靴，用于增加土层的支持力，这种设计是为了适应特殊的地质条件。在各个施工环节中，平台4个桩腿的对地压力随着吊机姿态和重物的位置变化而变化。某些工况下，桩腿压力变化范围较大，桩腿的最大压力可能远远超过静置状态下船舶各桩腿的平均压力，要求自升式平台每条桩腿所在土层能提供高过峰值的承载力，保证自升式平台在整个施工过程中不会发生倾斜甚至倾覆。然而，我国现已规划或建设的海上风电场的海域地质条件普遍较差，如，东海大桥风场海底覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上自升式作业平台半浮态作业方法，其特征在于，包括如下步骤：S110确定半浮态作业条件，根据作业项目所在地潮汐表和稳性计算报告中的吃水‑浮力曲线图，绘制半浮态作业桩腿载荷曲线，确定半浮态作业吊装状况下的吃水上限Dh和吃水下限Dl；S120根据天气变化趋势和潮水变化趋势，结合半浮态作业桩腿荷载曲线，制定半浮态作业船体升降计划，以将吃水维持在所述吃水上限和所述吃水下限的之间；S130进行升船作业，其中，升船作业升到吃水上限与吃水下限中心位置即可进行调平预压；S140进行吊装作业，其中，根据船舶吃水变化以及桩腿实时荷载，结合半浮态施工船体升降计划时间表，安排吊装和船体升降施工作业顺序，升降船体使船体吃水保持在吃水上限和吃水下限之间，保证桩腿对地压力处于允许范围之内。

【技术特征摘要】
1.一种海上自升式作业平台半浮态作业方法，其特征在于，包括如下步骤：S110确定半浮态作业条件，根据作业项目所在地潮汐表和稳性计算报告中的吃水-浮力曲线图，绘制半浮态作业桩腿载荷曲线，确定半浮态作业吊装状况下的吃水上限Dh和吃水下限Dl；S120根据天气变化趋势和潮水变化趋势，结合半浮态作业桩腿荷载曲线，制定半浮态作业船体升降计划，以将吃水维持在所述吃水上限和所述吃水下限的之间；S130进行升船作业，其中，升船作业升到吃水上限与吃水下限中心位置即可进行调平预压；S140进行吊装作业，其中，根据船舶吃水变化以及桩腿实时荷载，结合半浮态施工船体升降计划时间表，安排吊装和船体升降施工作业顺序，升降船体使船体吃水保持在吃水上限和吃水下限之间，保证桩腿对地压力处于允许范围之内。2.根据权利要求1所述的海上自升式作业平台半浮态作业方法，其特征在于，所述步骤S110包括：根据半浮态作业桩腿载荷曲线，采集桩腿最大荷载Qmax和最小载荷Qmin和对应吃水，并与极限承载力Qs进行比较，调整吃水，使得最大载荷和最小载荷满足：0<Qmin<Qmax<Qs，更新所述半浮态作业桩腿载荷曲线，从所述更新后的半浮态作业桩腿载荷曲线中获取最大吃水上限Dh和吃水下限Dl。3.根据权利要求1或2所述的海上自升式作业平台半浮态作业方法，其特征在于，步骤S110中包括：在极端状况海洋环境条件下，求出桩腿载荷，计算采用公式如下：其中：Qi表示自升式平台在静水力作用下桩腿i的竖向载荷，Qwdi表示极限风载荷对桩腿作用力，Qwai表示极限波浪及海流荷载对桩腿作用力。4.根据权利要求1或2所述的海上自升式作业平台半浮态作业方法，其特征在于，所述步骤S110中包括：在不同吊车姿态、不在负载条件下，计算桩腿载荷，为施工流程提供参考，计算公式如下：其中，Fs1-4表示桩腿1-4静载荷，W表示平台重量，Xg表示质心X坐标，Yg表示质心Y坐标，质心位置随吊机回转角抬升角θ的变化公式如下：5.根据权利要求1或2所述的海上自升式作...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁新勇，张健翔，王小合，郝利忠，赵迎九，逯鹏，张星波，马春龙，王怀明，董孟永，田利勇，余刚，赵辉，杨吉庆，
申请(专利权)人：华电重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11