一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋工程中漂浮結(jié)構(gòu)固定和錨泊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年來，隨著社會對石油資源需求的急劇增加，陸地能源資源的日益匱乏，人們對能源開發(fā)的重點(diǎn)開始由陸地轉(zhuǎn)向海洋，海洋能源資源的開發(fā)日趨繁榮。據(jù)世界能源委員會預(yù)測，到2020年世界海上風(fēng)電裝機(jī)容量將比2013年增加10%。然而，由于水深對基礎(chǔ)施工造價和施工難度的影響，海上風(fēng)電單粧基礎(chǔ)和重力式基礎(chǔ)適用于水深不超過30 m的淺海，當(dāng)深度超過80 m后，選用漂浮式海上風(fēng)電場更經(jīng)濟(jì)，且不需要復(fù)雜的施工機(jī)械。因此桶形基礎(chǔ)成為海上漂浮結(jié)構(gòu)最優(yōu)選的一種深水基礎(chǔ)形式，目前桶形礎(chǔ)已應(yīng)用到深達(dá)2000 m的海床。
[0003]桶形基礎(chǔ)是一種底部開口、頂部封口的鋼質(zhì)圓桶基礎(chǔ)，是一種新型的海上基礎(chǔ)形式，在粘土地基或砂土地基中，基礎(chǔ)通過吸力沉貫的方式貫入海床，基礎(chǔ)使用完畢后，向基礎(chǔ)內(nèi)部注水可使基礎(chǔ)彈出海床再進(jìn)行利用。桶形基礎(chǔ)具有施工簡便、節(jié)省造價、適應(yīng)不同水深和可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于海上風(fēng)電場、海洋平臺基礎(chǔ)和浮式采油卸油系統(tǒng)等工程。2014年我國首次利用吸力基礎(chǔ)提供的抗拔力對世界最大沉船“TRANS SUMMER”輪進(jìn)行扳正，這是世界上首次將吸力基礎(chǔ)應(yīng)用到海上沉船打撈工程。
[0004]目前桶形基礎(chǔ)多為垂直海床沉貫的單桶基礎(chǔ)，用于海上漂浮結(jié)構(gòu)固定時，主要通過增加基礎(chǔ)的尺寸的方式提高其抗拔承載力，另外也有采用多桶基礎(chǔ)的方式提高基礎(chǔ)的抗拔承載力。這兩種方式雖然能在一定程度上增加基礎(chǔ)的抗拔承載力，為海上漂浮結(jié)構(gòu)提供固定作用，但是增加基礎(chǔ)尺寸和數(shù)量的同時，也必然增加了基礎(chǔ)的造價和施工難度。
[0005]綜上，為了提高對海上漂浮結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定能力，降低海上錨泊系統(tǒng)的成本，加快深海海洋平臺和海上風(fēng)電場的建設(shè)，促進(jìn)海上能源資源的開發(fā)利用，需要提出一種能夠提供抗拔承載力較高的新型海上錨泊系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了降低海上錨泊系統(tǒng)的成本，提供一種抗拔承載力較高且能為多個漂浮結(jié)構(gòu)提供錨泊的海上錨泊系統(tǒng)，本發(fā)明提出了一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)及其施工方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)，包括海上漂浮結(jié)構(gòu)、浮標(biāo)、錨鏈、基礎(chǔ)環(huán)、傾斜式桶形基礎(chǔ)、排水管、錨栓及鋼質(zhì)翼板，所述的傾斜式桶形基礎(chǔ)利用吸力沉貫方式埋置在海床中；鋼質(zhì)翼板和錨栓對稱焊接在傾斜式桶形基礎(chǔ)的側(cè)壁上；傾斜式桶形基礎(chǔ)的頂蓋中間焊接一個用于基礎(chǔ)吊裝的基礎(chǔ)環(huán)，基礎(chǔ)環(huán)兩側(cè)安裝兩個帶有開關(guān)的排水管；錨鏈下部與錨栓連接，上部安裝浮標(biāo)并與海上漂浮結(jié)構(gòu)連接。
[0008]本發(fā)明中，傾斜式桶形基礎(chǔ)的頂蓋與基礎(chǔ)底部圓環(huán)面平行，傾斜式桶形基礎(chǔ)與水平面的夾角范圍為30°?90°。
[0009]本發(fā)明中，錨栓沿傾斜式桶形基礎(chǔ)上下側(cè)壁對稱布置，錨栓上有半圓形的錨栓孔，鋼質(zhì)翼板沿傾斜式桶形基礎(chǔ)左右布置。
[0010]本發(fā)明中，排水管上安裝有排水開關(guān)，排水開關(guān)僅在傾斜式桶形基礎(chǔ)安裝和拔出時開啟，在傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)正常使用時排水開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0011 ] 本發(fā)明傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)的施工方法如下:
(1)在實(shí)施傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)時先用錨鏈將錨栓和基礎(chǔ)環(huán)固定；打開排水管，將抽水栗與排水管連接；
(2)在海床上，將傾斜式桶形基礎(chǔ)進(jìn)行定位，先利用傾斜式桶形基礎(chǔ)自身重力貫入海床，調(diào)整好傾斜式桶形基礎(chǔ)的角度；
(3)當(dāng)傾斜式桶形基礎(chǔ)在自重作用下不再下降時，放松錨鏈，打開抽水栗，對傾斜式桶形基礎(chǔ)進(jìn)行吸力沉貫，至傾斜式桶形基礎(chǔ)頂蓋與海床面平齊時關(guān)閉排水開關(guān)，移除抽水栗;
(4)在錨鏈上部安裝浮標(biāo)，將錨鏈上端與所需固定的海上漂浮結(jié)構(gòu)連接。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)傾斜式桶形基礎(chǔ)能夠有效的利用基礎(chǔ)側(cè)壁上部和下部土體的土壓力為基礎(chǔ)提供抵抗上拔荷載的能力；
(2)鋼質(zhì)翼板增加了基礎(chǔ)的受力面積，提高了基礎(chǔ)抵抗有系泊多個漂浮結(jié)構(gòu)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩能力，進(jìn)而提尚基礎(chǔ)的抗拔承載力；
(3)單個錨泊系統(tǒng)能夠同時為多個漂浮結(jié)構(gòu)提供錨泊，也可以同時使用多個錨泊系統(tǒng)聯(lián)合為多個海上漂浮結(jié)構(gòu)提供錨泊。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)的主視圖；
圖2為本發(fā)明一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)的側(cè)視圖；
圖3為本發(fā)明一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)的俯視圖。
[0014]圖例說明:1_海上漂浮結(jié)構(gòu)；2_錨鏈；3_基礎(chǔ)環(huán)；4_排水管；5-錨栓；6_傾斜式桶形基礎(chǔ)；7-鋼質(zhì)翼板；8-浮標(biāo)。
【具體實(shí)施方式】
[0015](I)在實(shí)施傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)時先用錨鏈2連接錨栓5和基礎(chǔ)環(huán)3將傾斜式桶形基礎(chǔ)6固定；打開排水管4，將抽水栗與排水管4連接。
[0016](2)在海床上，將傾斜式桶形基礎(chǔ)6進(jìn)行定位，先利用基礎(chǔ)自身重力貫入海床，調(diào)整好基礎(chǔ)的角度。
[0017](3 )當(dāng)傾斜式桶形基礎(chǔ)6的自重作用下不再下降時，放松錨鏈2，打開抽水栗，對傾斜式桶形基礎(chǔ)I進(jìn)行吸力沉貫，至基礎(chǔ)頂蓋與海床面平齊時關(guān)閉排水開關(guān)，移除抽水栗。
[0018](4)在錨鏈2上部安裝浮標(biāo)8，將錨鏈2上端與所需固定的海上漂浮結(jié)構(gòu)I連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)，其特征在于:包括海上漂浮結(jié)構(gòu)、浮標(biāo)、錨鏈、基礎(chǔ)環(huán)、傾斜式桶形基礎(chǔ)、排水管、錨栓及鋼質(zhì)翼板，所述的傾斜式桶形基礎(chǔ)利用吸力沉貫方式埋置在海床中；鋼質(zhì)翼板和錨栓對稱焊接在傾斜式桶形基礎(chǔ)的側(cè)壁上；傾斜式桶形基礎(chǔ)的頂蓋中間焊接一個用于基礎(chǔ)吊裝的基礎(chǔ)環(huán)，基礎(chǔ)環(huán)兩側(cè)安裝兩個帶有排水開關(guān)的排水管；錨鏈下部與錨栓連接，上部安裝浮標(biāo)并與海上漂浮結(jié)構(gòu)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)，其特征在于:傾斜式桶形基礎(chǔ)的頂蓋與基礎(chǔ)底部圓環(huán)面平行，傾斜式桶形基礎(chǔ)與水平面的夾角范圍為30°?90°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)，其特征在于:錨栓沿傾斜式桶形基礎(chǔ)上下側(cè)壁對稱布置，錨栓上有半圓形的錨栓孔，鋼質(zhì)翼板沿傾斜式桶形基礎(chǔ)左右布置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)，其特征在于:排水管上安裝有排水開關(guān)，排水開關(guān)僅在傾斜式桶形基礎(chǔ)安裝和拔出時開啟，在傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)正常使用時排水開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)的施工方法，其特征在于: (1)在實(shí)施傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)時先用錨鏈將錨栓和基礎(chǔ)環(huán)固定，打開排水管，將抽水栗與排水管連接； (2)在海床上，將傾斜式桶形基礎(chǔ)進(jìn)行定位，先利用傾斜式桶形基礎(chǔ)自身重力貫入海床，調(diào)整好傾斜式桶形基礎(chǔ)的角度； (3)當(dāng)傾斜式桶形基礎(chǔ)在自重作用下不再下降時，放松錨鏈，打開抽水栗，對傾斜式桶形基礎(chǔ)進(jìn)行吸力沉貫，至傾斜式桶形基礎(chǔ)頂蓋與海床面平齊時關(guān)閉排水開關(guān)，移除抽水栗; (4)在錨鏈上部安裝浮標(biāo)，將錨鏈上端與所需固定的海上漂浮結(jié)構(gòu)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種傾斜式桶形基礎(chǔ)錨泊系統(tǒng)及其施工方法，包括海上漂浮結(jié)構(gòu)、浮標(biāo)、錨鏈、基礎(chǔ)環(huán)、傾斜式桶形基礎(chǔ)、排水管、錨栓及鋼質(zhì)翼板，所述的傾斜式桶形基礎(chǔ)利用吸力沉貫方式埋置在海床中；鋼質(zhì)翼板和錨栓對稱焊接在傾斜式桶形基礎(chǔ)的側(cè)壁上；傾斜式桶形基礎(chǔ)的頂蓋中間焊接一個用于基礎(chǔ)吊裝的基礎(chǔ)環(huán)，基礎(chǔ)環(huán)兩側(cè)安裝兩個帶有開關(guān)的排水管；錨鏈下部與錨栓連接，上部安裝浮標(biāo)并與海上漂浮結(jié)構(gòu)連接。本發(fā)明中的傾斜式桶形基礎(chǔ)在受上拔荷載時，可以充分利用傾斜式桶形基礎(chǔ)側(cè)壁和鋼質(zhì)翼板上部土體自重和基礎(chǔ)與土體的摩擦力提高抗拔承載力。本發(fā)明可以固定單個或多個海上漂浮結(jié)構(gòu)，當(dāng)本發(fā)明中的傾斜式桶形基礎(chǔ)上部和下部錨栓都受上拔荷載時，鋼質(zhì)翼板和基礎(chǔ)上部土體的自重能夠有效抵抗此時傾斜式桶形基礎(chǔ)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩。
【IPC分類】E02D23/16, B63B35/44, E02D27/52
【公開號】CN105019471
【申請?zhí)枴緾N201510492973
【發(fā)明人】翟漢波, 李大勇, 劉慶松, 王凱挺, 吳宇旗, 盧高, 黃婷, 李珊珊
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月13日