[發明專利]一種土塞抽離式吸力錨基礎及其施工方法

有效

• 申請號: 201710979463.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107905238B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 章敏;安毅;陳曉蕾;王棟梁;李亞楠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E02D15/08
• 分類號: E02D15/08;E02D27/52
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種土塞抽離式吸力錨基礎及其施工方法，吸力錨基礎包括機電艙、電磁閥和吸力筒；所述機電艙是由上、下封板和鋼圓筒圍成的腔室，并固定于吸力筒頂板上；機電艙底板中心及外圍環向均勻開設孔；潛水泥沙泵置于機電艙腔室中心，其進水口與腔室中心孔對齊，出水管與外界相通；潛水電機環向均勻布置于機電艙中，其轉軸穿過下封板四周孔與螺旋鉆桿相連；所述吸力筒為上端封閉、下端開口的鋼圓筒結構，筒內頂板布設環形引水導管，其兩個進水口連接電磁閥，并通過螺栓將電磁閥與機電艙鋼圓筒相連。本發明通過在吸力筒頂部加設土塞抽離設備，能有效消除吸力錨沉貫過程中的土塞現象，且所有設備集成于機電艙內，后期可整體回收。

技術領域

本發明涉及一種土塞抽離式吸力錨基礎及其施工方法，屬于海洋工程技術領域。

背景技術

吸力錨作為海上浮動式平臺的基礎之一，一般為上端封閉、下端開口的圓筒形結構，頂板留有排水孔連接抽水設備，并通過錨鏈與浮動式平臺連接，形成錨泊系統。吸力錨沉貫過程中，首先利用自重沉入海床一定深度，形成筒內封閉環境，隨后利用抽水設備抽出筒內海水，在筒內外壓差作用下繼續下沉，直至沉到設定深度為止。相比于傳統的重力式基礎，它具有造價低、設計簡單、安裝工藝先進、適用范圍廣、可重復使用等優勢。然而，在吸力錨基礎沉錨過程中，當筒內外水壓差和滲流力較大時，錨筒內土體容易發生塑性破壞，導致泥面隆起，并在沉錨后期提前與錨頂板接觸，阻礙吸力錨的繼續下沉，造成沉錨達不到設計深度。土塞的存在，不僅給沉錨施工帶來一定的困難，而且會降低基礎服役期間的承載力，并引發海流對錨筒周圍土體的沖刷刨蝕，縮短基礎的工作壽命，從而危及海上工作平臺的安全。

由于水下施工的不便及吸力錨錨筒的封閉性，土塞問題一直困擾著吸力錨技術的進一步發展，尤其是位于大陸架水域的近海工程。中國發明專利“201510536267.7”公開了一種傘式海底吸力錨基礎的安裝設備及安裝方法；該發明在吸力錨主筒頂板布置兩臺潛水泵，在筒內布設與潛水泵相連的噴射管系統，通過監測數據協調兩臺潛水泵的工作狀態，保持其中一臺沖刷泥土另一臺抽離泥漿的狀態，最終消除土塞；該發明可以消除一定的土塞，但土塞難以形成整體泥漿狀，增加了抽吸難度。中國發明專利“201610306763.8”公開了一種能自動消除土塞的吸力錨；該發明通過在錨筒內頂部中心位置安裝一個與外界相通的可旋轉噴頭，利用噴頭上的多角度引水導管沖刷泥土，最后由潛水泵將泥水混合物抽離；該發明可以達到自動消除土塞的目的，但土塞消除效果不可控，土塞抽吸效率低。

發明內容

本發明旨在提供一種土塞抽離式吸力錨基礎及其施工方法，在吸力筒頂部加設土塞抽離設備，有效消除吸力錨沉貫過程中的土塞現象，且所有設備集成于機電艙內，作業結束后可整體回收。

本發明提供了一種土塞抽離式吸力錨基礎，包括機電艙、潛水泥沙泵、潛水電機、電磁閥和吸力筒；所述吸力筒為上端封閉、下端開口的圓筒結構，吸力筒內頂板邊緣布設引水導管，并在吸力筒頂板中心處及外圍沿圓周方向均勻開設孔，且外圍設置的孔對應安裝有螺旋鉆桿；

所述螺旋鉆桿設有四根，與吸力筒頂板外圍布設的孔對應，孔沿圓周方向間隔90°均勻設置。

在吸力筒上方設有機電艙，吸力筒頂板與機電艙的下封板連接；所述機電艙是由上封板、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，并保持同軸對齊，且在連接處設有止水橡膠帶；機電艙的上封板底部焊接有控制面板，機電艙內設有潛水泥沙泵、潛水電機，所述潛水泥沙泵置于機電艙腔室中央，機電艙的下封板在吸力筒頂板開設孔位置處對應開設孔，且在孔周圍焊接有鋼圓筒底座，防止海水和泥沙進入艙內對設備造成破壞；潛水泥沙泵通過螺栓固定于下封板的中心鋼圓筒底座上，泵的進水口與吸力筒相通，出水口與外界相通；所述潛水電機通過與機電艙下封板的周邊鋼圓筒底座連接，潛水電機環向對稱布置于機電艙內，并穿過周邊鋼圓筒底座與螺旋鉆桿相連；