[發(fā)明專利]一種土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)及其施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710979463.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN107905238B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章敏;安毅;陳曉蕾;王棟梁;李亞楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D15/08
• 分類號(hào): E02D15/08;E02D27/52
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：包括機(jī)電艙、潛水泥沙泵、潛水電機(jī)、電磁閥和吸力筒；所述吸力筒為上端封閉、下端開口的圓筒結(jié)構(gòu)，吸力筒內(nèi)頂板邊緣布設(shè)引水導(dǎo)管，并在吸力筒頂板中心處及外圍沿圓周方向均勻開設(shè)孔，且外圍設(shè)置的孔對(duì)應(yīng)安裝有螺旋鉆桿；

在吸力筒上方設(shè)有機(jī)電艙；所述機(jī)電艙是由上封板、下封板和鋼圓筒圍成的腔室，通過螺栓固定在與之等徑的下部吸力筒頂板上，并保持同軸對(duì)齊，且在連接處設(shè)有止水橡膠帶；機(jī)電艙的上封板底部焊接有控制面板，機(jī)電艙內(nèi)設(shè)有潛水泥沙泵、潛水電機(jī)，所述潛水泥沙泵置于機(jī)電艙腔室中央，機(jī)電艙的下封板在吸力筒頂板開設(shè)孔位置處對(duì)應(yīng)開設(shè)孔，且在孔周圍焊接有鋼圓筒底座，防止海水和泥沙進(jìn)入艙內(nèi)對(duì)設(shè)備造成破壞；潛水泥沙泵通過螺栓固定于下封板的中心鋼圓筒底座上，泵的進(jìn)水口與吸力筒相通，出水口與外界相通；所述潛水電機(jī)通過與機(jī)電艙下封板的周邊鋼圓筒底座連接，潛水電機(jī)環(huán)向?qū)ΨQ布置于機(jī)電艙內(nèi)，并穿過周邊鋼圓筒底座與螺旋鉆桿相連；

在周邊鋼圓筒底座內(nèi)側(cè)設(shè)有環(huán)形導(dǎo)軌，環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)部設(shè)有環(huán)形導(dǎo)軌槽，在螺旋鉆桿頂部區(qū)域焊接四根相互垂直的水平外伸輪軸，每根輪軸末端設(shè)有滾輪，并封閉在環(huán)形導(dǎo)軌槽內(nèi)；所述環(huán)形導(dǎo)軌與吸力筒頂板焊接固定，并與螺旋鉆桿同軸對(duì)齊；通過將螺旋鉆桿卡設(shè)懸掛于環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)；

此外，在機(jī)電艙底部對(duì)稱布置兩個(gè)電磁閥，電磁閥通過螺栓固定連接在機(jī)電艙底部；所述引水導(dǎo)管由兩個(gè)端部封閉的半環(huán)形導(dǎo)管構(gòu)成，其向心側(cè)開設(shè)若干噴射口，筒外半環(huán)形導(dǎo)管外側(cè)開設(shè)兩個(gè)進(jìn)水口，并分別通過導(dǎo)管與機(jī)電艙底部的電磁閥通過螺栓連接；

所述電磁閥、潛水泥沙泵和潛水電機(jī)分別與控制面板連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：所述螺旋鉆桿設(shè)有四根，與吸力筒頂板外圍布設(shè)的孔對(duì)應(yīng)，孔沿圓周方向間隔90°均勻設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：潛水泥沙泵的進(jìn)水口與下封板中心孔口對(duì)齊，出水管穿過上封板與外界相通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：所述潛水電機(jī)通過螺栓連接鋼圓筒底座；潛水電機(jī)的轉(zhuǎn)軸端部加設(shè)十字肋。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：所述螺旋鉆桿頂端開設(shè)十字卡槽，其大小與潛水電機(jī)的轉(zhuǎn)軸十字肋相匹配；將潛水電機(jī)的轉(zhuǎn)軸嵌入螺旋鉆桿頂端的十字卡槽內(nèi)，嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：所述控制面板由耐壓外殼和控制芯片組成，潛水泥沙泵和潛水電機(jī)通過艙內(nèi)電纜與控制面板連接，艙外電磁閥電纜及外接電纜則穿過上封板線纜口分別與艙內(nèi)控制面板和海面控制系統(tǒng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)，其特征在于：所述上封板線纜口采用止水橡膠圈填充，并利用鋼墊片固定封閉。

8.一種權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于包括以下內(nèi)容：土塞抽離式吸力錨入水接觸海床后，首先在自重作用下沉入海床一定的深度，形成筒內(nèi)水體密封環(huán)境；隨后潛水泥沙泵將筒內(nèi)海水抽出，利用負(fù)壓差將吸力錨進(jìn)一步壓入海床；當(dāng)筒內(nèi)土體隆起形成土塞并與吸力筒頂板提前接觸時(shí)，啟動(dòng)潛水電機(jī)帶動(dòng)螺旋鉆桿切削攪拌土塞，同時(shí)開啟電磁閥使高壓海水沿引水導(dǎo)管灌入沖刷土塞，形成易抽吸的泥漿狀，之后由潛水泥沙泵抽出筒外；土塞抽吸完成后，關(guān)閉潛水電機(jī)與電磁閥，繼續(xù)利用負(fù)壓差將吸力錨沉入海床預(yù)定深度；錨筒安裝就位后，潛水員下水拆除機(jī)電艙與吸力筒的連接螺栓以及電磁閥與引水導(dǎo)管之間的連接螺栓，上提機(jī)電艙實(shí)現(xiàn)整體回收。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）吸力錨基礎(chǔ)自重貫入

履帶吊吊鉤下放，吸力錨基礎(chǔ)利用自重貫入海床，該過程需隨時(shí)調(diào)整吸力錨基礎(chǔ)所處位置的方位角，保證自重入泥的垂直度；當(dāng)吸力錨基礎(chǔ)不再下沉?xí)r，開始負(fù)壓貫入；

（2）吸力錨基礎(chǔ)負(fù)壓貫入

啟動(dòng)潛水泥沙泵，吸力筒沉入海床過程中，潛水泥沙泵將筒內(nèi)海水和土塞抽出筒外，形成吸力筒筒體內(nèi)外壓力差，保持吸力筒負(fù)壓下沉；利用壓力差使吸力錨基礎(chǔ)繼續(xù)貫入海床；負(fù)壓貫入過程中，利用履帶吊隨時(shí)調(diào)整吸力錨基礎(chǔ)的貫入角度，保證垂直入泥；

（3）抽離土塞并釋放水下機(jī)器人

當(dāng)吸力錨筒內(nèi)土塞觸頂時(shí)，開啟電磁閥，并啟動(dòng)潛水電機(jī)，使高壓海水沿引水導(dǎo)管灌入吸力錨筒內(nèi)，沖刷土塞，將筒內(nèi)土塞破碎攪拌成泥漿狀，形成泥水混合物，最終由潛水泥沙泵抽出筒外；土塞抽離的同時(shí)，釋放水下機(jī)器人，監(jiān)測(cè)土塞抽離情況；

（4）吸力錨二次負(fù)壓貫入

當(dāng)土塞抽離完畢后，關(guān)閉電磁閥和潛水電機(jī)，繼續(xù)利用潛水泥沙泵抽離筒內(nèi)海水，進(jìn)行二次負(fù)壓貫入；若筒內(nèi)再次隆起土塞，重復(fù)上一步驟，反復(fù)進(jìn)行，直至錨筒頂與海床面齊平；

（5）機(jī)電艙及水下機(jī)器人回收

確認(rèn)吸力錨基礎(chǔ)貫入到位后，派潛水員下水拆除機(jī)電艙與吸力筒連接螺栓、電磁閥與引水導(dǎo)管連接螺栓，同時(shí)封閉吸力筒頂板外圍孔口和引水導(dǎo)管進(jìn)水口；履帶吊提升機(jī)電艙，使之與吸力筒分離，實(shí)現(xiàn)整體回收，最后將水下機(jī)器人回收，至此土塞抽離式吸力錨基礎(chǔ)安裝完成。