[發明專利]一種海上潛式基礎結構及其施工方法

有效

• 申請號: 201210173390.3
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102677693A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 丁紅巖;練繼建;張浦陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D27/52
• 分類號: E02D27/52;E02D27/50;E02D27/42
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及海洋結構工程的基礎結構體系，具體的說，是涉及一種可浮運的海上潛式基礎結構及施工方法。

背景技術

目前在海洋結構工程中，常用的基礎型式包括樁基、支架式基礎、導管架式基礎、重力基礎、筒型基礎和浮動平臺結構等幾種。

一般情況下，樁基、支架式基礎或導管架式基礎所用鋼管樁直徑較大，重量較重，因此需要費用較高的打樁設備和海上運輸設備進行施工。重力式基礎需要提前對施工海域的海床設計處理，以使其能夠承受較大的重力式基礎傳遞的荷載，而處理海床需要的費用較高，尤其在水深條件較深時，涉及的機械設備及施工材料成本都比較高。筒型基礎主要為長筒狀的鋼制結構，施工過程雖然對設備要求不高，但其在工作狀態下很容易產生鋼結構屈曲或下沉不到位的情況，往往難以達到基礎上結構物的載荷要求。浮式平臺結構目前有Spar平臺或張力腿平臺，其設計、建造和施工均比較復雜，成本投入非常高，對海域深度也有特別要求，特別是常見的浮式基礎結構，施工設備要求較高，海域施工時費用較高。

綜上所述，現有常見的海上基礎結構形式通常結構重量較大，材料成本較高，施工過程對海洋條件、施工機具和施工周期要求也都比較高。

發明內容

本發明要解決的是傳統海上潛式基礎結構形式通常結構重量較大，材料及施工成本較高的技術問題，提供一種新型的海上潛式基礎結構及其施工方法。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種海上潛式基礎結構，包括密封空心的基礎主體，所述基礎主體下部為錐體，上部為與錐體一體連接的柱體、錐體或球冠體，所述基礎主體頂部設置有進氣/水孔、排氣/水孔和錨鏈固定結構，所述基礎主體中心設置有由上至下的錨鏈通道，所述錨鏈通道內穿有一端連接于所述錨鏈固定結構的錨鏈，所述錨鏈的另一端連接于固定在海床的錨體。

所述基礎主體內設置有由鋼板隔成的分艙結構，各個所述分艙結構之間設置有艙門。

所述分艙結構為方格狀或蜂窩狀。

所述基礎主體的材料為鋼材或混凝土。

所述錨體為樁結構、吸力錨、平板錨或重力式錨其中的一種。

一種海上潛式基礎結構的施工方法，包括如下步驟：

a．根據基礎上部的結構物載荷進行基礎主體浮力設計，預制基礎主體、錨體、第一錨鏈和第二錨鏈；

b．將錨體沉入海底并固定于海床，錨體與第一錨鏈連接，第一錨鏈末端連接第一浮標作為施工指示標記；

c．干拖或濕拖基礎主體至施工場地，將第二錨鏈的一端在基礎主體中心的錨鏈通道由頂部穿入、底部穿出，第二錨鏈穿出端連接漂浮在海面的第二浮標；

d．借助第一浮標和第二浮標的指示作用，將連接第一浮標的第一錨鏈端部和連接第二浮標的第二錨鏈端部相互連接，同時拆除第一浮標和第二浮標，使第一錨鏈和第二錨鏈連接為一根新的錨鏈，稱為第三錨鏈；

e．采用輔助施工船舶上的泵送水系統通過進氣/水孔向基礎主體內打入水體，直至基礎主體下沉潛入水中并到達設計深度，關閉泵送水系統，密封進氣/水孔；

f．采用輔助施工船舶上的絞錨機將第三錨鏈從基礎主體的錨鏈通道頂部帶出，直至第三錨鏈呈初步張緊的直立狀態，將第三錨鏈伸出錨鏈通道頂部以外的部分拆解回收，并將剩余部分的第三錨鏈端頭與基礎主體頂部的錨鏈固定結構連接固定；

g．采用輔助施工船舶上的泵送氣系統通過進氣/水孔向基礎主體內打入氣體，打入的氣體將基礎主體內部的水體通過排氣/水孔置換出基礎主體，基礎主體整體的浮力增加至設計值后，關閉泵送氣系統，密封進氣/水孔和排氣/水孔。

當基礎主體設置分艙結構時，基礎主體中分艙結構之間的艙門在施工過程中全部打開，在施工之后的工作狀態下全部關閉。

本發明的有益效果是：

（一）本發明設計構思完整巧妙，核心技術原理明確，使用結構自身的浮力所提供的恢復力矩來抵抗使用過程中出現的傾覆力矩，當上部結構物傳來彎矩等荷載時，基礎的浮心與錨點之間的力臂可有效恢復基礎的穩定狀態，能夠保證基礎上部結構系統使用的穩定條件。

（二）本發明的基礎主體為中空結構，材料用量較少；錨體為海洋工程中較為通用的錨體形式，施工簡單，成本較低；錨鏈也為普通錨泊系統的錨鏈，目前國產的錨鏈即可滿足要求，不需進口昂貴的張力腿系統所需的錨鏈，因此整體基礎的結構材料成本很低。