[發(fā)明專利]適用于海洋風(fēng)電能下貫至海底面以下的負(fù)壓筒及安裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610308046.9
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105926664B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳旭光;馬慶松;許建朋;姜育科;張明生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: E02D27/44
• 分類號: E02D27/44;E02D27/52
• 代理公司: 濟(jì)南領(lǐng)升專利代理事務(wù)所(普通合伙)37246
• 代理人: 王吉勇,李鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于海洋風(fēng)電能下貫至海底面以下的負(fù)壓筒及安裝方法。

背景技術(shù)

筒型基礎(chǔ)作為一種新型的錨泊和基礎(chǔ)形式在海洋工程中具有很大的應(yīng)用價(jià)值，目前主要應(yīng)用與海洋結(jié)構(gòu)系泊系統(tǒng)、平臺基礎(chǔ)、自埋式負(fù)壓錨、引式沉墊平臺的阻滑樁、防波堤以及海洋風(fēng)電基礎(chǔ)。其中海洋風(fēng)電基礎(chǔ)上筒型基礎(chǔ)的應(yīng)用是一種新的應(yīng)用形式，其核心部分為利用負(fù)壓貫入土體的負(fù)壓筒。與吸力錨原理類似，負(fù)壓筒同樣是一種倒扣筒狀結(jié)構(gòu)形式，利用負(fù)壓下沉原理使筒體下貫至泥面。這種基礎(chǔ)結(jié)合樁基和重力基礎(chǔ)的特點(diǎn)，且還具有制作迅速，施工便捷，可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。

與傳統(tǒng)筒型基礎(chǔ)如吸力錨類似，負(fù)壓筒作為海洋風(fēng)電基礎(chǔ)的核心部分，其主要承載力來源于負(fù)壓筒的內(nèi)外筒壁與周圍土體的作用，其端部并沒有得到有效利用。

由于海洋風(fēng)電基礎(chǔ)相對來說會受到更大的上部風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)傳下的水平荷載及彎矩，因此，淺海地區(qū)負(fù)壓筒的設(shè)計(jì)多為大尺度寬淺型，以此得到更大的抗傾覆能力。而這種負(fù)壓筒或者說傳統(tǒng)單筒型以及多筒型海洋風(fēng)電基礎(chǔ)并不能適用于深海地區(qū)，因此，一種浮體式基礎(chǔ)將成為未來深海海洋風(fēng)電基礎(chǔ)的發(fā)展方向。負(fù)壓筒應(yīng)用這種浮體式基礎(chǔ)的系泊時(shí)，必然需要更大的抗拔承載力。

因此，考慮以上因素，若將負(fù)壓筒端部下貫至海底面更深的位置，使得負(fù)壓筒埋入海底面以下，既能提高海洋風(fēng)電基礎(chǔ)的抗傾覆能力，又可以極大提高其抗拔承載力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于海洋風(fēng)電能下貫至海底面以下的負(fù)壓筒及安裝方法，通過對噴射泵和抽水泵的交替開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對負(fù)壓筒下貫深度的控制。同時(shí)，當(dāng)負(fù)壓筒端部下貫至海底面以下時(shí)，由于海底潛流作用沖刷，兩側(cè)土體向中間靠攏，逐漸掩埋負(fù)壓筒端部，極大提高負(fù)壓筒極限抗拔承載力和抗傾覆能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種適用于海洋風(fēng)電能下貫至海底面以下的負(fù)壓筒，包括開口向下的筒體，筒體上端面中心位置設(shè)置有一立筒，立筒一側(cè)的筒體上端面上開設(shè)有與筒體內(nèi)部相通的排水孔和若干均勻分布的進(jìn)水孔，位于筒體內(nèi)部的每個(gè)進(jìn)水孔下端均連接一個(gè)自旋轉(zhuǎn)噴嘴；

所述立筒主要用于連接上層的風(fēng)機(jī)塔筒，同時(shí)可根據(jù)需要在立筒內(nèi)部填充混凝土，提高負(fù)壓筒質(zhì)量和初始下貫深度，降低整個(gè)海洋風(fēng)電基礎(chǔ)重心，提高基礎(chǔ)整體穩(wěn)定性。

所述自旋轉(zhuǎn)噴嘴分為上中下三部分，中間部分為軸承，軸承的內(nèi)、外圈分別與上、下兩部分連接，上部分為空心圓管狀并固定于進(jìn)水孔中，下部分為倒置的正六棱臺體；倒置的正六棱臺體的下底面上設(shè)有用于垂向沖擊海底面土體的底部導(dǎo)管；

倒置的正六棱臺體的六個(gè)側(cè)面上設(shè)有用于提高噴嘴對土體的沖擊范圍的三個(gè)斜向?qū)Ч芎腿齻€(gè)水平向?qū)Ч?；三個(gè)斜向?qū)Ч芎腿齻€(gè)水平向?qū)Ч芟嚅g設(shè)置于六個(gè)側(cè)面上，即每個(gè)側(cè)面上只有一個(gè)水平向?qū)Ч芑蛐毕驅(qū)Ч?；使得斜向?qū)Ч芩搅ο嗷サ窒乐箛娮彀l(fā)生傾斜；

三個(gè)斜向?qū)Ч艿闹行木€與錨筒中軸成30到60度角，使得噴嘴能夠斜向沖擊海底面土體；

三個(gè)水平向?qū)Ч茉谕凰矫鎯?nèi)，且每一個(gè)水平向?qū)Ч苣┒搜赝粓A周同一方向有一定弧度的折彎，高壓海水自噴頭噴出時(shí)，通過對水平向?qū)Ч艿姆醋饔昧Γ幂S承外圈能自由旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)噴嘴自旋轉(zhuǎn)，配合斜向?qū)Ч?，能極大提高高壓海水對于海底面土體的沖擊范圍，有效避免了局部沖擊，極大提高噴嘴對于海底面土體的沖擊范圍。

所述進(jìn)水孔有四個(gè)，進(jìn)水孔與噴射泵相連，并以筒體中軸為中心在筒體端部成正方形分布，這種正方形布置，能夠使進(jìn)水更加均勻地噴射筒體內(nèi)的土體，有利于筒體的下貫。

所述排水孔設(shè)置于任意兩個(gè)進(jìn)水孔之間并與抽水泵相連。

所述噴射泵進(jìn)水量小于抽水泵的排水量，避免筒內(nèi)形成正壓，使負(fù)壓筒上升。

一種適用于海洋風(fēng)電能下貫至海底面以下的負(fù)壓筒安裝方法，包括以下步驟：

1）負(fù)壓筒依靠自重插入海底面，此時(shí)抽水泵開啟，筒體內(nèi)海水由排水孔被抽出，負(fù)壓筒緩慢下貫；

2）隨著筒體內(nèi)海水不斷被抽出，同時(shí)負(fù)壓筒在自重作用下持續(xù)下貫入土體；當(dāng)筒體內(nèi)海水基本抽干時(shí)，海底面露出水面；此時(shí)關(guān)閉抽水泵，負(fù)壓筒停止下貫，打開噴水泵，高壓水通過進(jìn)水孔由自旋轉(zhuǎn)噴嘴噴出形成高壓水柱直接沖擊筒內(nèi)海底面上層土體；

3）海底面上層土體被沖刷形成泥漿渾濁液，此時(shí)關(guān)閉噴水泵，打開抽水泵，通過抽水泵將渾濁液排出，負(fù)壓筒繼續(xù)下貫；

4）隨著泥漿渾濁液不斷排出，負(fù)壓筒內(nèi)未被沖刷的新的海底面逐漸露出；此時(shí)重復(fù)步驟2）、步驟3）則能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)壓筒不斷下貫；