[發明專利]一種主副桶海床貫入裝置及其施工方法

有效

• 申請號: 201811293128.6
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109306706B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 汪洋;劉潔群;劉金龍;謝奇愛
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/00;E02D27/52;E02D35/00
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明公開了一種主副桶海床貫入裝置的施工方法，包括主桶、副桶，主桶外壁上下部分別套裝有上部主套圈、下部主套圈，上、下部主套圈外壁分別安裝有多個上部副套圈、多個下部副套圈；副桶套裝于主桶外上下對應的上部副套圈、下部副套圈內；施工時組裝各構件；起吊主桶與副桶組裝成的整體結構，依靠自重下沉接觸海床；在吸力作用下把桶形基礎貫入至設計深度；移除副桶。本發明利用副桶協助主桶貫入海床，可降低主桶內外的壓力差，從而消除主桶內的土塞現象；若主桶沉貫時發生傾斜，可通過調節不同方位的副桶內部的負壓差，可對主桶進行調平與糾偏；副桶內產生土塞現象對施工無影響；副桶屬于臨時性、輔助性施工結構，可反復利用，綜合成本較低。

技術領域：

本發明涉及海洋工程中的桶形基礎，具體涉及一種主副桶海床貫入裝置及其施工方法。

背景技術：

桶形基礎產生于二十世紀九十年代的挪威，是一種帶裙的圓板基礎，由于其具有減小工程量、節約投資、縮短海上施工時間、可重復使用等特點，逐漸被運用至海洋平臺與海上風電基礎中。

在桶形基礎的設計和施工安裝中還存在一些問題亟待解決。其中，土塞現象就是近年來困擾桶形基礎技術的難題之一。所謂土塞現象，是指桶形基礎貫入海床過程中，桶內泥面在桶內外壓差或滲流力作用下向上壅高，并在桶形基礎貫入后期提前和桶頂接觸，使桶形基礎不能下沉至設計深度。在渤海進行的幾項桶形基礎制作的吸力錨安裝工程中，發生的土塞高度一般為10～30cm。1981年在GORM油田進行桶形基礎制作的吸力錨沉放工程中，也遇到了土塞問題(沉放吸力錨的海底土質主要為砂土，錨內土塞的最大高度可達近3m)，土塞的發生使吸力錨不能沉到預定的設計深度，除給安裝施工帶來了困難，延長了海上安裝作業的時間外，還在一定程度上降低了吸力錨的承載力。同時，由于土塞使錨頂高出海底泥面，引起錨附近流場的改變，形成對錨周圍土體的沖刷，進一步降低了吸力錨的承載力，對于像渤海等淺海水域，這種影響尤為顯著。它給吸力錨帶來的危害是不容忽視的(從回收吸力錨的泥痕可以看出，這種局部沖刷的深度可達1.5m)。可見，有待發展減弱或消除桶形基礎內部土塞現象的技術。

桶形基礎施工過程中另一個問題是出現傾斜時如何準確、快速的糾偏。由于桶形基礎尺寸較大，若在沉貫海床過程中出現大于允許范圍的傾斜，需在校正、糾偏后方可繼續施工。若糾偏過程耗時太長，則大大增加在海上施工時間與費用。若桶形基礎傾斜嚴重時，甚至可能難以糾偏到位而導致施工失敗。

中國專利授權公告號CN206015703U中公開了一種桶形基礎輔助沉貫裝置，利用次加載桁架、主加載桁架與四個桶形基礎協助待沉貫桶形基礎進行施工，可降低待沉貫桶形基礎內部的壓力差從而降低土塞現象，但該技術難以對桶形基礎施工過程進行校正與糾偏。授權公告號CN205012359U中公開了一種可調沉貫方向的分倉桶形基礎，桶形基礎內部用十字型鋼板將桶形基礎的上半部分為四個倉域，通過調節與控制四個倉域的負壓差以達到調節桶形基礎的沉貫方向，但該技術無法降低或消除桶形基礎內部的土塞現象。

桶形基礎的現有施工技術中，往往難以同時具有消除土塞現象與實現糾偏的能力。可見，有必要發展既能消除土塞現象、又能實現糾偏的桶形基礎構型及相應施工方法，促進桶形基礎施工技術的革新與進步。

發明內容：

為了彌補現有技術問題的不足，本發明的目的是提供一種主副桶海床貫入裝置及其施工方法，施工過程中利用副桶協助主桶貫入海床，降低了主桶內外的負壓差，從而達到消除主桶內土塞現象的效果；另一方面通過控制與調節副桶的負壓，可實現對主桶沉貫方位的校正與糾偏，即能實現同時具備消除土塞現象與糾偏的功能。

本發明的技術方案如下：

一種主副桶海床貫入裝置，包括主桶、副桶，主桶、副桶倒置且桶頂設有進出水閥，其特征在于，所述主桶外壁上下部分別套裝有上部主套圈、下部主套圈，上部主套圈、下部主套圈外壁分別安裝有對稱分布的多個上部副套圈、多個下部副套圈，上部副套圈、下部副套圈的上下位置一一對應；