[發明專利]一種吸力式筒形基礎沉筒糾偏與加固裝置及其施工方法

有效

• 申請號: 201910055464.5
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109695264B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 楊慶;孔綱強;李輝;楊鋼
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D61/56
• 分類號: B01D61/56;E02D35/00;E02D37/00;E02D27/24;E02D27/52;E02D3/11
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于海洋結構基礎技術領域，一種吸力式筒形基礎沉筒糾偏與加固裝置。將吸力式筒形基礎沉筒作為陰極，附設銅管或鋼管作為陽極，在沉筒筒壁周圍形成電滲，弱化沉筒貫入過程中沉筒筒壁與深海土的接觸面摩阻力、提高貫入效率；當吸力式筒形基礎發生傾斜時，通過相應位置的電滲以達到糾偏的效果；最后，通過化學電滲法加固沉筒內和筒壁土體強度，提高吸力式筒形基礎的整體抗拔承載力。該技術方案，施工便捷、經濟性好。

技術領域

本發明屬于海洋結構基礎技術領域，尤其涉及一種吸力式筒形基礎沉筒糾偏與加固裝置及其施工方法。

背景技術

吸力式筒形基礎作為一種優良的海洋基礎形式，已廣泛應用于深海采油平臺、海洋浮動式結構。相比于傳統樁基礎，吸力式筒形基礎具有安裝簡便、成本低、施工效率高的優點。

吸力式筒形基礎的安裝沉貫過程分為兩步：第一步為吸力式筒形基礎在自重作用下沉貫至指定深度；第二步為抽出沉筒內漿水，在沉筒內形成負壓，吸力式筒形基礎在負壓作用下沉貫至設計深度。由于海洋地質條件的差異性，海底土體表面可能不平整、且不同地區或深度處的土體性質存在差異，吸力式筒形基礎在自重作用下沉貫和在負壓作用下沉貫的過程中均有可能發生傾斜；基礎在安裝的過程中，由于受到水平的波浪荷載或者拖船的拖拽也可能發生傾斜。一旦吸力式筒形基礎發生傾斜，在沉貫過程中由于基礎重心的偏移，基礎傾斜的角度會越來越大，會嚴重影響基礎的安裝質量。因此，及時糾偏吸力式筒形基礎的傾斜是控制吸力式筒形基礎安裝質量的重要手段。

吸力式筒形基礎依靠筒壁與深海土體之間的相互作用力為上部的采油平臺、浮動式結構提供承載力。吸力式筒形基礎筒壁與深海土體之間的相互作用力可通過增大摩擦系數和基礎周圍土體的不排水強度來提高。相關學者提出通過注漿的方式來加固吸力式筒形基礎；但是，在深海土體中傳統注漿材料的適用性問題尚有待進一步驗證，注漿后的吸力式筒形基礎存在回收利用困難的問題，一定程度上造成了資源浪費；因此，尋找一種經濟性更好、技術更可行的吸力式筒形基礎加固裝置及其施工方法顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于解決目前現有技術的不足，提供一種利用電滲法對吸力式筒形基礎進行糾偏的裝置，使沉筒滿足垂直度要求，有效提高沉筒的安裝質量；沉筒沉貫完成后，通過化學電滲法對的沉筒內和筒壁土體進行加固，有效提高吸力式筒形基礎的整體抗拔承載力，且不存在基礎回收利用困難的問題。

本發明的技術方案：

一種吸力式筒形基礎沉筒糾偏與加固裝置，以吸力式筒形基礎的沉筒作為陰極，在沉筒內部設置陽極，接通直流電源形成電滲場，沉筒內部土體水分向沉筒外部流動，土體中水的流動弱化了沉筒筒壁與土體之間的摩阻力，提高沉貫效率。當沉筒發生傾斜時，打開沉貫較淺位置處的電源開關，該位置在電滲作用下進一步沉貫達到糾偏的效果。沉貫完成后，切斷沉筒自身電源，將沉筒內部設置的電極一半設置為陰極、一半設置成陽極；向電極中注入化學溶液，在電流作用下形成電滲，加固沉筒內部土體，提高吸力式筒形基礎的整體抗拔承載力。

一種吸力式筒形基礎沉筒糾偏與加固裝置，其主體結構為沉筒；沉筒包括筒蓋3和筒體兩部分，筒蓋上設置有排水閥門4；沉筒內部均勻布置4～6個銅管或鋼管6，每個銅管或鋼管6上均勻布置6～8個注漿孔6-2，注漿孔6-2利用彈性橡皮圈包裹，銅管或鋼管6與沉筒之間用絕緣材料5隔離；沉筒通過鋼纜線1-1與上部浮動式結構連接，為上部浮動式結構提供承載力；銅管或鋼管6通過電纜線1-2與上部結構直流電源連接形成電滲、且可電極轉換，達到吸力式筒形基礎沉筒糾偏和加固的目的；鋼纜線1-1與電纜線1-2通過具有防止海水侵蝕功能的套管1-3包裹在一起。

一種吸力式筒形基礎沉筒糾偏與加固裝置的施工方法，步驟如下：

(1)將含有銅管或鋼管6、絕緣材料5的吸力式筒形基礎的沉筒拖運至預定沉貫施工位置；

(2)將沉筒設置為陰極，銅管或鋼管6設置為陽極，銅管或鋼管6和沉筒的電纜線1-2分別與電源的正極、負極連接；