自升式风电平台冲桩系统设计与研究
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李康康（1988-），男，硕士，工程师。研究方向 ：船舶与海洋工程轮机工程设计与研究。
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MARIC 科 技 论 坛
2019 年 · 第 2 期 · 总第 179 期
冲桩系统是自升式风电平台十分重要的系统， 当平台需要从起升状态切换至漂浮状态的时候，冲 桩系统担负着将深插入海底的桩靴拔出的任务。工 作状态良好的冲桩系统可以使平台顺利及时地完成 状态切换 ；如果冲桩效果不佳，不仅会极大的延长 平台进入下一个作业区域的时间，更有可能影响平 台的安全性。
1 冲桩系统概述
冲桩系统的作用是使桩靴能顺利从海床泥土
中拔出。基于经验公式，拔桩总阻力由桩靴底部吸
附力（真空层）、桩靴侧面摩擦力、桩靴上部覆土 的重力和桩靴土体的剪切破坏力几部分组成［2］：
F = P1 + P2 + τ + Fs + Ft
（1）
式中 ：P1 为桩靴上部土体质量，kN ；P2 为扩散角
王 乐，等：自升式风电平台冲桩系统设计与研究
DOI:10.19423/ki.31-1561/u.2019.02.114
自升式风电平台冲桩系统设计与研究
王 乐 李康康
（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011）
［摘 要］冲桩系统是自升式风电平台关键的辅助系统。该文介绍了自升式风电平台冲桩系统，列举了目前常见的几种冲桩 系统配置方案，对各种方案进行了对比，并通过冲桩系统在实际平台上的第一手应用数据，得出了在特定海床土质情况下， 高压水冲桩系统具有较好冲桩效果的结论。结论对最新一代自升式风电平台冲桩系统的设计有着重要的指导意义，对今后 自升式风电平台冲桩系统的设计也提供了思路。 ［关键词］自升式风电平台 ；冲桩系统 ；高压水 ；压缩空气 ［中图分类号］U661.43 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2019）02-0114-07
Design and Research of Leg Jetting System on Self-elevating Wind Power Platform
WANG Le LI Kang-kang
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)
Abstract: Leg jetting system is the key auxiliary system for the self-elevating wind power platform. This paper introduces the leg jetting system on the self-elevating wind power platform. Several common configuration plans for the leg jetting system are listed and compared with each other. It is concluded that the high pressure water leg jetting system has better leg jetting effect under the specific seabed soil condition according to the firsthand application data of the leg jetting system on an actual self-elevating wind power platform. The results have important guiding significance for the design of the leg jetting system on the latest generation of the self-elevating wind power platform, and can also provide reference for the further design of the leg jetting system on the selfelevating wind power platform..
冲桩管 固桩室顶
（2）
（3）
式中 ： 为桩靴上部各层覆土的有效容重，kN/m3 ；
Keywords: self-elevating wind power platform; leg jetting system; high pressure water; compressed air
引言
随着近年来可再生清洁能源越来越被重视，亟 需大力开发海上风电市场，对先进的自升式风电平 台的需求也越来越迫切。自升式风电平台是当前近 海大型作业施工项目的主要装备之一，对于近海的
引起的桩靴上部土体质量，kN。
式中 ：D 为桩靴等效圆直径，m ；H 为插桩深度（包 括桩靴高度 d），即桩靴最终入泥深度，m ；L 为桩 靴底面宽度，m。如果桩靴为圆形，则 L=B。
当土体没有结固时 ： （7）
冲桩系统就是为了克服以上三种力，以辅助拔 桩作业，利用平台上的水或者压缩空气［3］冲刷桩 靴上下表面的泥土，填充桩靴底部的真空层，破坏 桩靴上部和桩腿周围泥土的嘴［4］， 环管由上下贯穿桩腿的管路连接至平台上的管路， 如图 1 和下页图 2 所示。
风电安装、起吊作业等工程有着重要作用。［1］ 自 2014 年 7 月以来，展开了多个海上风电平
台项目的设计和建造，已经完成设计和建造并交付 的项目包括以“精铟 1 号”为代表的无航行能力的 自升式风电安装平台，以及以“福船三峡号”为代 表的具备推进能力的自升式风电安装平台。
收稿日期 ：2018-07-16 ；修回日期 ：2018-09-04 作者简介 ：王 乐（1984-），男，硕士，工程师。研究方向 ：船舶与海洋工程轮机工程设计与研究。
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2019 年 · 第 2 期 · 总第 179 期
冲桩系统是自升式风电平台十分重要的系统， 当平台需要从起升状态切换至漂浮状态的时候，冲 桩系统担负着将深插入海底的桩靴拔出的任务。工 作状态良好的冲桩系统可以使平台顺利及时地完成 状态切换 ；如果冲桩效果不佳，不仅会极大的延长 平台进入下一个作业区域的时间，更有可能影响平 台的安全性。
1 冲桩系统概述
冲桩系统的作用是使桩靴能顺利从海床泥土
中拔出。基于经验公式，拔桩总阻力由桩靴底部吸
附力（真空层）、桩靴侧面摩擦力、桩靴上部覆土 的重力和桩靴土体的剪切破坏力几部分组成［2］：
F = P1 + P2 + τ + Fs + Ft
（1）
式中 ：P1 为桩靴上部土体质量，kN ；P2 为扩散角
王 乐，等：自升式风电平台冲桩系统设计与研究
DOI:10.19423/ki.31-1561/u.2019.02.114
自升式风电平台冲桩系统设计与研究
王 乐 李康康
（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011）
［摘 要］冲桩系统是自升式风电平台关键的辅助系统。该文介绍了自升式风电平台冲桩系统，列举了目前常见的几种冲桩 系统配置方案，对各种方案进行了对比，并通过冲桩系统在实际平台上的第一手应用数据，得出了在特定海床土质情况下， 高压水冲桩系统具有较好冲桩效果的结论。结论对最新一代自升式风电平台冲桩系统的设计有着重要的指导意义，对今后 自升式风电平台冲桩系统的设计也提供了思路。 ［关键词］自升式风电平台 ；冲桩系统 ；高压水 ；压缩空气 ［中图分类号］U661.43 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2019）02-0114-07
Design and Research of Leg Jetting System on Self-elevating Wind Power Platform
WANG Le LI Kang-kang
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)
Abstract: Leg jetting system is the key auxiliary system for the self-elevating wind power platform. This paper introduces the leg jetting system on the self-elevating wind power platform. Several common configuration plans for the leg jetting system are listed and compared with each other. It is concluded that the high pressure water leg jetting system has better leg jetting effect under the specific seabed soil condition according to the firsthand application data of the leg jetting system on an actual self-elevating wind power platform. The results have important guiding significance for the design of the leg jetting system on the latest generation of the self-elevating wind power platform, and can also provide reference for the further design of the leg jetting system on the selfelevating wind power platform..
冲桩管 固桩室顶
（2）
（3）
式中 ： 为桩靴上部各层覆土的有效容重，kN/m3 ；
Keywords: self-elevating wind power platform; leg jetting system; high pressure water; compressed air
引言
随着近年来可再生清洁能源越来越被重视，亟 需大力开发海上风电市场，对先进的自升式风电平 台的需求也越来越迫切。自升式风电平台是当前近 海大型作业施工项目的主要装备之一，对于近海的
引起的桩靴上部土体质量，kN。
式中 ：D 为桩靴等效圆直径，m ；H 为插桩深度（包 括桩靴高度 d），即桩靴最终入泥深度，m ；L 为桩 靴底面宽度，m。如果桩靴为圆形，则 L=B。
当土体没有结固时 ： （7）
冲桩系统就是为了克服以上三种力，以辅助拔 桩作业，利用平台上的水或者压缩空气［3］冲刷桩 靴上下表面的泥土，填充桩靴底部的真空层，破坏 桩靴上部和桩腿周围泥土的嘴［4］， 环管由上下贯穿桩腿的管路连接至平台上的管路， 如图 1 和下页图 2 所示。
风电安装、起吊作业等工程有着重要作用。［1］ 自 2014 年 7 月以来，展开了多个海上风电平
台项目的设计和建造，已经完成设计和建造并交付 的项目包括以“精铟 1 号”为代表的无航行能力的 自升式风电安装平台，以及以“福船三峡号”为代 表的具备推进能力的自升式风电安装平台。
收稿日期 ：2018-07-16 ；修回日期 ：2018-09-04 作者简介 ：王 乐（1984-），男，硕士，工程师。研究方向 ：船舶与海洋工程轮机工程设计与研究。