本发明专利技术公开了一种套筒钻孔桩靴基础，包括桩腿和桩靴，所述桩腿包括桁架和套筒，所述套筒连接于桁架与桩靴之间，所述桩靴具有上下贯通的钻孔。本发明专利技术在已有的桩靴基础上打孔，尤其是在套筒内部正下方的桩靴上钻孔，其桩靴顶部没有或者只有很少的回流土，有利于拔桩过程中桩靴底部吸附力的消散，减小拔桩阻力，方便拔桩。同时，由于套筒对于打桩过程导致的回流土的阻挡作用，桩靴上部的覆土压力被大大减小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自升式钻井平台的独立桩腿，具体涉及一种套筒钻孔桩靴基础。
技术介绍
本申请是在申请号为2016103839525，专利技术名称为套筒桁架桩腿桩靴基础的专利技术专利上的进一步改进。当海洋自升式钻井平台完成钻井作业之后，需将平台降至海面，拔出桩腿，然后将平台拖运到其他海域位置开展新的钻井任务。桩腿桩靴拔桩力主要由平台自身的浮力提供。在桩靴与海底基床发生脱离之前，最大拔桩阻力通常由三部分组成，1桩靴上部的覆土压力，2桩靴侧面的摩擦力，3桩靴底部的吸附力。其中，第1和第3项是拔桩阻力的主要来源。在钻井平台作业过程中，随着时间的推移，前两者变化不大，但桩靴底部的吸附力会随着孔压的消散显著增加，导致拔桩阻力增加，加剧了拔桩作业的困难程度和危险性。当拔桩阻力超过了平台的储备浮力时，会出现桩腿无法拔出的情况。目前有关钻井平台拔桩技术的研究还比较少，当出现拔桩困难时，通常通过反复摇桩来减少抗拔阻力，但是这种拔桩方式容易损坏现有的桁架结构，进而导致平台发生失稳破坏。设计一种全新的桩靴基础结构来克服拔桩阻力，就成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种套筒钻孔桩靴基础。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的套筒钻孔桩靴基础，包括桩腿和桩靴，所述桩腿包括桁架和套筒，所述套筒连接于桁架与桩靴之间，所述桩靴具有上下贯通的钻孔。具体地，所述钻孔的直径是0.2-0.5m。具体地，所述钻孔均匀分布在桩靴内部，共6个，包括位于套筒内的2个，以及位于套筒外的4个。具体地，所述桩腿的截面是三角形。具体地，所述套筒的高度是12～18m。本专利技术同时提出上述的套筒钻孔桩靴基础的制造方法，包括以下步骤：步骤1，将套筒板焊接在相邻的主弦管之间；步骤2，在套筒顶面将桁架桩腿焊接在主弦管上；步骤3，在桩靴上钻孔；步骤4，整个桩腿与钻孔桩靴进行焊接与插桩合拢本专利技术的套筒钻孔桩靴基础，拖航时套筒钻孔内缩在主船体中，安装时套筒钻孔桩靴基础在自重和预压荷载的作用下插入海底基床中，套筒阻挡插桩过程中及使用时海底基床泥土的塑性回流。有益效果：本专利技术通过在已有的桩靴基础上打孔，具备以下显著的进步：1)将桩靴顶部的一段桁架结构改换为套筒结构，可以对插桩导致的土的塑性回流以及海床表层土的塌陷起到支撑作用，可以有效的增加基础的地基承载力，降低桩腿的插桩深度，有利于钻井平台安装与长期作业稳定性。2)由于套筒对回流土的阻挡作用，桩靴顶部的覆土压力大大降低，有效的减小了拔桩阻力，有利于钻井平台拔桩作业的开展。3)在已有的桩靴基础上打孔，尤其是在套筒内部正下方的桩靴上钻孔，其桩靴顶部没有或者只有很少的回流土，有利于拔桩过程中桩靴底部吸附力的消散，减小拔桩阻力，方便拔桩。同时，由于套筒对于打桩过程导致的回流土的阻挡作用，桩靴上部的覆土压力被大大减小。考虑到打孔面积相对与整个桩靴面积来说非常小，对桩靴整体承载力的影响可以忽略不计，再者，桩靴顶部的套筒在一定程度上增加了桩靴的承载力，因此整个套筒钻孔桩靴结构不但不会降低桩靴基础整体的承载力，同时会大大提高平台在拔桩过程中的稳定性。本专利技术所设计的三角形套筒桩腿可以随着桁架桩腿自由升降，在拖航的过程中，该套筒桩腿内缩在主船体里面，不会引起额外的水流阻力以及风阻力。套筒钻孔桩靴基础不会因为钻孔而减少钻井平台基础的承载力和整体稳定性，因此不需要对已有的平台结构进行再设计。除了上面所述的本专利技术解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本专利技术的套筒钻孔桩靴基础所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。附图说明图1是本专利技术实施例中的套筒钻孔桩靴的结构示意图；图2是图1的俯视图；图中：三角形桁架1，三角形套筒2，桩靴基础3，钻孔301，主弦管101，斜拉筋102，水平撑管103，齿条4。具体实施方式实施例：桩腿横截面通常有正方形和等边三角形两种截面形式，本实施例以三角形为例加以说明。桩腿的立面桁架形式通常有X型、K型以及倒K型等，本实施例以X型为例加以说明。桩靴有圆形、方形和多边形等平面形状，本实施例以圆形截面为例说明。本本实施例的套筒钻孔桩靴基础主要由桩腿和桩靴组成，桩腿可以自由升降，主要用来连接底部桩靴和自升式钻井平台的顶部船体，立面高度可以达150m的作业水深，桩靴与套筒桁架桩腿相连，可以自由升降，用来支撑主船体。如图1和图2所示，桩腿由上下两部分构成，上面部分采用传统的三角形桁架1，是由主弦管10、斜拉筋102和水平撑管103组成的桁架结构。下面与桩靴基础3顶面连接的部分则由桁架结构变更为三角形套筒2，该套筒结构的厚度一般为0.1m-0.2m，为了方便拖航，套筒往上延升的高度与自升式钻井平台船体本身的高度接近，大概为10-15m，最高不超过20m，远小于桁架桩腿的高度。主弦管10外部布置有齿条4。桩靴基础3的直径大概为10-20m，是在现有的桩靴基础上布置钻孔301，数量为6个均匀分布在桩靴平面，其中4个钻孔在套筒外面，2个钻孔在套筒里面，钻孔直径为0.2m-0.5m。制造时，所有相关的结构材料以及焊接与检验应满足中国船级社(CCS)《材料与焊接规范-2016》的要求。改造的套桶桩腿采用ASTMA514GR.Q的钢板，屈服极限为690MPa，抗拉强度为770MPa/930MPa。套筒板厚度0.15m，围成一个等边三角形结构，套筒长度15m，分两段焊接在主弦管上，每段长度7.5m。套筒与主弦管焊接完成之后，再在套筒顶面将桁架桩腿分段焊接在带有齿条的主弦管上。当整个桩腿焊接完成并达到检验标准之后，将整个桩腿与钻孔桩靴进行焊接与插桩合拢。其中桩靴钻孔直径为0.5m，6个钻孔均匀分布在桩靴内部，2个在套筒内部，4个在套筒之外。海洋自升式钻井平台在现场安装过程中，改进过的套筒钻孔桩靴基础在自重以及预压荷载的作用下慢慢的插入到海底深处，尤其是在软粘土中，为了达到设计的单桩承载力，插桩深度往往达到2-3倍的桩靴直径，深达30m-40m，在插桩过程中，桩靴底部大量的淤泥被挤压向桩靴顶部回流，在套筒桩腿的阻挡作用下，回流的淤泥被阻挡在套筒外面，有效的增加了桩靴承载力，同时降低了桩靴上部的覆土压力，方便后期的拔桩作业。当钻井作业完成之后，钻井平台降至海面，通过平台自身提供的浮力拔出桩腿，然后将平台拖运到其他海域位置开展新的钻井任务。当平台的浮力储备小于拔桩阻力时，则无法拔出桩腿。最大拔桩阻力通常由三部分组成，即桩靴上部的覆土压力，桩靴侧面的摩擦力以及桩靴底部的吸附力，其中桩靴的上部覆土压力以及桩靴底部的吸附力是主要构成部分，随着钻井作业的开展，桩靴底部的吸附力会随着孔压的消散不断增加。在桩靴底部打孔可以有效的降低桩靴底部的吸附力，有利于拔桩作业的顺利开展。以上结合附图对本专利技术的实施方式做出详细说明，但本专利技术不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本专利技术的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种套筒钻孔桩靴基础，包括桩腿和桩靴，所述桩腿包括桁架和套筒，所述套筒连接于桁架与桩靴之间，其特征在于：所述桩靴具有上下贯通的钻孔。
【技术特征摘要】
1.一种套筒钻孔桩靴基础，包括桩腿和桩靴，所述桩腿包括桁架和套筒，所述套筒连接于桁架与桩靴之间，其特征在于：所述桩靴具有上下贯通的钻孔。2.根据权利要求1所述的套筒钻孔桩靴基础，其特征在于：所述钻孔的直径是0.2-0.5m。3.根据权利要求1所述的套筒钻孔桩靴基础，其特征在于：所述钻孔均匀分布在桩靴内部。4.根据权利要求1所述的套筒钻孔桩靴基础，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玉萍，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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