CN1016199B - 海底施工用基础导流下沉工艺及其专用基础装置 - Google Patents

Abstract

一种海底施工用基础导流下沉工艺及其专用基础装置。筒体内轴向装有吸泥管，吸泥管下上端分别接排泥管和伞状导流承载体，外侧套有气包，供气管通入气包内。使基础装置扣在海底上。供气管使气体通入气包经其内壁气孔进入吸泥管向上排出，管内形成负压。基础结构形状导流引入补充进来海水，在导流承载体内循环流动冲刷带走泥土，由吸泥管空吸不断排出，使基础下沉。其安装简便，施工效率高，可移位重复使用。

Description

本发明涉及一种海底施工用的基础下沉工艺及其专用基础装置。

众所周知，海水是水下基础工程施工的一大障碍。近年来，国内外发明了各种水下基础工程施工方法。美国专利“supports    for    maritime    structures”（U.S.4，124，989）就是其中的一种，该专利介绍了一种基础沉入海底泥中的施工方法。其步骤包括将基础扣在欲施工海底，利用基础内设置的供气管经气包向吸泥管供气，促使气体从吸泥管内向上排气，造成空吸现象，从而使泥土随海水经吸泥管向上排出。上述专利还公开了一种可沉入海底泥土中的基础装置，该装置包括中空的筒体，吸泥管，设于吸泥管上的气包，与气包相连的供气管，其中吸泥管同轴位于中空的筒体内中部，吸泥管外部套有一个短筒体，其上下端面、外侧壁和被包围的吸泥管壁构成气包，在气包内部的吸泥管壁上开有孔。

上述美国专利“Supports    for    maritime    Structures”所介绍的实际上是一种附设在海上结构物大平板基础上的防滑装置（A    Shear    Key    Unit），以补充平板基础（foundation    raft）抗滑能力的不足，兼起部分承载作用。它不能独立地作为海上结构物的基础，更不能对所在大基础起任何调平作用。它的下沉方式虽然也用了空吸或泵吸，但由于没有水源的补充仅仅将防滑板内部扣住的水排净为止，在排水过程中没有冲刷和挖掘泥土的相应手段，因此只能靠水的上吸外排，携带底部泥土。在使用时还需灌砂、灌浆或其它机械 手段给予加固，其入泥深度也不能随地形或要求而变，只能是予先规定的数值，无法随实用而调整。

本发明的目的是设计一种安装工序简单，能够用海水不断地进行补充并能下沉到所需深度的海底施工用的基础导流下沉工艺及其专用基础装置。

为此，本发明采用的海底施工用的基础导流下沉工艺及其专用基础装置如下所述：

基础导流下沉工艺的步骤是：使基础装置靠自重扣在须施工的海底，使这部分泥土被扣在其内。再利用基础装置内供气管（5）经气包（3）向吸泥管（2）供气，促使气体从吸泥管（2）内向上排气，造所空吸现象从而使其内形成负压，以消除向上吸泥浆的正面压力。基础靠自重插入海底后，进入筒体（1）内的泥土堵住了筒体（1）内外水从底部沟通的道路，海水从筒体（1）顶端进入其内。然后利用基础结构形状不断地导流引入补充进来的海水，并使海水在基础结构内循环流动，从而使所扣泥土被导流进来的海水冲刷携带，经吸泥管（2）向上，由排泥管（6）不断排出，这样，底部泥土一层一层被“刨下来，”导致基础逐渐下沉。

上述导流下沉工艺的专用基础装置外部是1个作为外壳的中空筒体（1），它竖直插入到欲施工的海水底部。此筒体（1）内装有吸泥管（2）、气包（3）、伞状导流承载体（4）、供气管（5）、排泥管（6），其中吸泥管（2）沿轴向位于筒体（1）中部，它竖直插入到欲施工的海水底部。此筒体（1）内装有吸泥管（2）、气包（3）、伞状导流承载体（4）、供气管（5）、排泥管（6），其中吸泥管（2）沿轴向位于筒体（1）中部，气包（3）安装在吸泥管（2）外部并与供气管（5）相通，此吸泥管（2）底端边缘是6-18个三角形齿槽，而其顶端和排泥管（6）连接。上述的伞状导流承载体（4）实际上是一种半折叠状的伞体，由12-36个伞瓣组成，每2个伞瓣邻近的直边相互 连接一起后，形成1个半折叠的伞叶（4₁），而相邻的伞叶（4₁）通过其邻近的斜边连在一起，这样，12-36个伞瓣构成1个半折叠状伞体，此伞体中部顶端形成1个边缘为6-18个三角形凸体的孔洞，此孔洞边缘的6-18个三角形凸体，与上述的吸泥管（2）下端的6-18个三角形齿槽正好相互啮合而固结一起。伞状导流承载体（4）的12-36个伞瓣下端弧形侧边缘与筒体（1）内侧密接，但是2个相邻弧形侧边缘相交的顶端部分则与筒体（1）内侧间留有空隙，形成导流进水孔（4₄）。此外，吸泥管（2）中部或下部外套有1短筒体，此短筒体上下端分别是呈正倒锥形的端面，此上下端面分别与吸泥管（2）外侧密接，其内被包围的吸泥管（2）壁上备有密集的梅花状气孔，此部分作为内壁，其外的短筒体作为外壁与上下端面构成一个气包（3）。在吸泥管（2）外还装有供气管（6），此供气管（5）备有供气口，下端插入气包（3）中。简体（1）顶端是网状透水罩（1₁）。

采用上述结构的专用基础装置实施导流下沉工艺使基础下沉的原理可结合图1和图6加以说明。

当基础靠自重插入海底，进入筒内的泥土堵住了筒体内外水从底部沟通的道路。气体进入供气管（5），通过气包（3）内壁上的密集气孔进入吸泥管（2）中，并向上经排泥管（6）排出。此时，海水从筒体（1）顶端漏水罩（1₁）进入其内，经伞状导流承载体（4）与筒体（1）内侧间所形成的导流进水孔（4₄）进入伞状导流承载体（4）内。筒内泥土通过伞形底的挤压和伞状导流承载体（4）沟槽下沿的切割，将泥土挤向上沟槽。这样，筒外水通过导流进水孔（4₄）、上沟槽、 吸泥管（5）、排泥管（6）形成一个“U”形的连通器，如图6所示。当气包（3）内供压缩气体时，空气通过吸泥管（5）进入露在水面外的排泥管（6），从而使吸泥管（5）内形成负压。此时“U”形连通器两端水压失去平衡，因此外部海水从四周流入导流进水孔（4₄），经伞形底上沟槽流向吸泥管（5），携带泥土从排泥管（6）排出，基底泥土被冲带，承载面减少，压强增大，导致筒体（1）再次下沉，泥土又向上沟槽集中。上述过程连续下去，就使得基础不断排泥不断下沉，直至到达指定深度。

本发明与美国专利“Supports    for    maritime    structures”相比具有如下优点：

1.本发明调动取之不竭，用之不尽的海水导流到指定的路线中冲刷携带其底泥土外排，使基础下沉到指定的深底;

2.按照挤压、切割冲刷（水刨）三个动作主动挖掘泥土外排，且能保持承载面的完整，不但能座落在指定的土层，而且不经任何人工处理便可直接承载;

3.安装工序简单，只需供气便可自动完成全部动作，不需任何辅助工序;

4.能独立作为多种水中工程的基础，如海洋石油平台基础，桥梁墩台，锚桩等;

5.将进水孔与排泥管（6）封闭后，还可以重新拔出泥面，移动重复使用;

6.在下沉过程中能调动静水压力为基础安装做功。

图1为本发明的下沉基础装置结构示意图。

采用2根成钝角状的排泥管（6）。

图2为伞状导流承载体（4）结构示意图。

由图2在看出，伞状导流承载体（4）顶端孔洞边缘的8个三角形凸体与吸泥管（2）底端边缘的8个三角形齿槽啮合一起。

图3为8个伞叶的伞状导流承载体（4）的俯视图。

图4为伞叶（4₁）结构示意图。

其中：

4₂、伞瓣，每个伞叶（4₁）由2个伞瓣构成;4₃、三角形凸体，由8个伞叶（4₁）组成的伞状导流承载体（4），其顶端孔洞边缘共有8个三角形凸体;4₄、伞叶（4₁）的2个弧形边缘相交顶端与筒体（1）内侧之间的空隙为导流进水孔。

图5为吸泥管（2）的局部展开示意图。

其中：

2₁、三角形齿槽，8个;3₁、气包（3）内壁上呈梅花状排列的密集气孔。

Claims (2)

1、一种海底施工用的基础导流下沉工艺，其步骤包括将基础扣在欲施工海底，利用基础内设置的供气管经气包向吸泥管供气，促使气体从吸泥管内向上排气，造成空吸现象，从而使泥土随海水经吸泥管向上排出，其特征在于基础靠自重插入海底后，进入筒体(1)内的泥土堵住了筒体(1)内外水从底部沟通的道路，海水从筒体(1)顶端进入其内，然后利用基础结构形状不断地导流引入补充进来的海水，并使海水在基础结构内循环流动，从而使所扣泥土被导流进来的海水冲刷携带，经吸泥管(2)向上，由排泥管(6)不断排出。

2、一种如权利要求1所述导流下沉工艺的专用基础装置，它包括中空的外壳筒体（1），同轴位于筒体（1）内中部的吸泥管（2），所述吸泥管（2）外部套有一个短筒体，供气管（5）下端与所述的短筒体连通，位于此短筒体内的吸泥管（2）壁上开有孔（3₁），其特征在于所述的吸泥管（2）下端边缘是6-18个三角形齿槽（2₁），与伞状导流承载体（4）相连，所述伞状导流承载体（4）由12-36个伞瓣（4₂）组成，每2个伞瓣（4₂）的直边相连而构成1个半折叠状伞叶（4₁），伞叶（4₁）之间相邻的斜边连在一起，伞状导流承载体（4）中部顶端是边缘为6-18个三角形凸体（4₃）与吸泥管（2）下端边缘的6-18个三角形齿槽（2₁）相互啮合固结，伞状导流承载体（4）的每个伞叶（4₁）上的2个弧形边缘与筒体（1）内侧密接，而2个弧形边缘相交的顶部与筒体（1）内侧留有空隙形成导流进水孔（4₄），所述吸泥管（2）外部的短筒体上下端面分别呈正倒锥形，它们分别与吸泥管（2）外侧密接，这样，所述的短筒体，正、倒锥形端面，以及作为内壁其上开有密集孔（3₁）的被包围的部分吸泥管（2）壁构成气包（3），排泥管（6）位于吸泥管（2）顶端，筒体（1）顶端面是网状透水罩（1₁）。

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