CN103741711A - 高低桶盖双壁吸力桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高低桶盖双壁吸力桶，它包括同中心轴的外桶体和内桶体，内桶体设置在外桶体内部，外桶体和内桶体的上端部具有土塞高度的高度差，外桶体和内桶体竖向之间密封连接；它还设有隔板，隔板将外桶体和内桶体围成的区域分割成至少四个独立空腔，每个独立空腔对应的外桶体上端部设有作业孔。本发明通过调整不同方位空腔抽吸速度或对倾向方向的空腔进行充水充气，调整结构沉贯形态，实现纠偏。同时，通过设置隔板和内桶，加固了桶盖，增强了基础整体性，增强了基础承载力；并通过不同高度的外桶盖和内桶盖，确保了土塞接触到外桶盖时，内桶盖已沉贯至基床，减少了土塞对基础承载力的影响。

Description

高低桶盖双壁吸力桶

技术领域

本发明涉及海洋结构基础技术领域，具体地指一种适用于砂土或软土地基海洋环境的高低桶盖双壁吸力桶。

背景技术

现有的海上吸力式桶形基础多为大直径宽浅结构，在施工过程中受渗流不均匀，基床不平整等因素的影响，很难保持高精度的垂直度，并且因为桶形基础的特点和施工方法，完成结构纠偏十分困难。同时，因为大直径宽浅桶形基础主要依靠桶壁摩擦力使得桶内土体与基础一同受力，但因吸力式桶沉入深度有限，且直径一般较大，桶内土体所受限制不足，难以与结构形成稳定的整体。

此外，吸力式桶形基础所采用的负压施工方法常常会形成严重的土塞。土塞指的是负压施工过程中吸力式结构内部泥面在内外压差或渗流力的作用下向上升高，并在负压施工后期提前与顶盖接触，使结构无法继续下沉的现象。如1980年在GORM油田进行的吸力锚沉放工程中，形成的土塞高度近3m。土塞的存在，给吸力式结构施工安装带来了困难，其不但延长了海上安装作业的时间，同时沉放不到位还会影响结构的设计承载能力，缩短使用寿命，危及结构安全。但是土塞现象在负压抽吸沉贯过程中几乎是无法避免的，这也大大影响了吸力式结构的发展和推广。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可实现自纠偏、减少土塞对基础影响的高低桶盖双壁吸力桶。

本发明的技术方案为：一种高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：它包括同中心轴的外桶体和内桶体，所述内桶体设置在外桶体内部，所述外桶体和内桶体的上端部具有土塞高度的高度差，所述外桶体和内桶体竖向之间密封连接；它还设有隔板，所述隔板将外桶体和内桶体围成的区域分割成至少四个独立空腔，每个独立空腔对应的外桶体上端部设有作业孔。

上述方案中：

所述外桶体包括外桶盖，所述外桶盖的外沿设有向下延伸的外桶壁，所述外桶盖与外桶壁围成一个下端开口的桶形结构；所述内桶体包括与外桶盖同中心轴的内桶盖，所述内桶盖设置在外桶盖下方，内桶盖上设有单向水气阀，内桶盖外沿设有向下延伸的内桶壁，所述内桶盖与内桶壁围成一个下端开口的桶形结构；所述内桶壁上端向上延伸与外桶盖连接。

所述外桶盖开设有缺口，所述缺口开设在内桶盖正上方。

所述外桶盖上设有向上延伸的立柱。

所述外桶盖和内桶盖具有等同土塞高度的高度差。

所述隔板水平向一端与内桶壁连接，隔板水平向另一端与外桶壁连接，隔板上部连接在外桶盖底部。

所述外桶盖底部还设有回声探测仪。

本发明的有益效果为：

1、在外桶体内设置内桶体，二者之间并设有隔板，以加固外桶，而且还增强了桶内土体和结构共同受力的能力，增强了基础整体性，使得桶与桶内土形成稳定整体，增强了基础承载力；

3、隔板、内桶体、外桶体形成多个独立空腔，通过对不同空腔分别进行注水/气和抽水/气，以施加不同方向的荷载，使得吸力式桶在沉贯过程中及时有效地纠偏；

3、通过设计不同高度的外桶盖和内桶盖，使得内外桶盖高差等于预期土塞高度，以确保土塞顶部接触到外桶盖时，内桶盖已沉贯至基床，来减少土塞现象对基础承载力的影响。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明仰视结构示意图；

图3是本发明在纠偏过程中示意图；

图4是本发明安装后状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示的一种高低桶盖双壁吸力桶，它包括同中心轴的外桶体和内桶体，内桶体设置在外桶体内部，外桶体和内桶体的上端部具有土塞高度的高度差，外桶体和内桶体竖向之间密封连接；它还设有隔板5，隔板5将外桶体和内桶体围成的区域分割成四个独立空腔，每个独立空腔对应的外桶体上端部设有作业孔7，预留水气孔7通过水气管道10连接于外部水气泵，作为充气注水排气排水施工的通道。

本实施例中：

外桶体包括外桶盖1，外桶盖1的外沿设有向下延伸的外桶壁3，外桶盖1与外桶壁3围成一个下端开口的桶形结构；内桶体包括与外桶盖1同中心轴的内桶盖2，内桶盖2设置在外桶盖1下方，内桶盖2上设有单向水气阀9，内桶盖2外沿设有向下延伸的内桶壁4，内桶盖2与内桶壁4围成一个下端开口的桶形结构；内桶壁4上端向上延伸与外桶盖2连接，以使外桶体和内桶体竖向之间密封连接。

外桶盖1开设有缺口，缺口开设在内桶盖2正上方，这是因为有了内桶盖2上面已没有必要再设有桶盖。并且也可以让内桶盖2与外壁联通，才能通过单向水气阀9进行排水。

在外桶盖1上的缺口边缘设有向上延伸的立柱6。立柱6也可以直接设置在内桶盖上。立柱6作为一个基础支撑使用，是桶形基础连接上部结构的必要装置。

外桶盖1和内桶盖2具有相当于土塞高度的高度差。外桶盖1和内桶盖2具等于0.125至0.2倍外桶壁高的高度差，可根据土塞预期高度选取。

隔板5水平向一端与内桶壁4连接，隔板5水平向另一端与外桶壁3连接，隔板5上部连接在外桶盖1底部。

外桶盖1底部还设有回声探测仪8。

实施时，先依靠自重将本发明所设计的高低桶盖双壁吸力桶基础沉入基床，形成密闭空腔，通过预留水气孔7进行桶体内部抽水抽气，实现基础负压沉贯。在桶体下沉过程中，桶内的水会承压，并通过单向水气阀9自然排出。

如图3所示，当贯入过程中基础发生偏移时，可通过回声探测仪8监测外桶盖1与基床的净空高度，对净空高度较小的空腔进行充水/气，同时还可对净空高度较大的空腔进行抽水，以调整基础贯入形态，实现纠偏。

在负压施工过程中土塞的形成难以避免的，本发明通过内桶盖1和外桶盖2的高差来适应土塞，土塞的高度是预先可以计算的，如图4所示，在沉贯后期土塞在外桶盖1、外桶壁3、内桶壁2、隔板5形成的空腔中形成，在土塞顶部接触外桶盖1的同时，内桶盖2也接触基床，完成基础沉贯。

本发明解决了吸力式桶负压下沉施工中容易发生倾斜，不易纠偏的问题，通过调整不同方位空腔抽吸速度或对倾向方向的空腔进行充水充气，调整结构沉贯形态，实现纠偏。同时，通过设置隔板和内桶，加固了桶盖，增强了基础整体性，增强了基础承载力；并通过不同高度的外桶盖和内桶盖，确保了土塞接触到外桶盖时，内桶盖已沉贯至基床，减少了土塞对基础承载力的影响。

本发明结构安全可靠，施工便捷，十分适合作为海上风电机组等结构的基础。

另外，作为本实施例的一个变形，立柱6也可以不设置，把上述描述的高低桶盖双壁吸力桶作为吸力式锚来使用，且具有前文描述的纠偏功能，并适用于斜坡海床。

Claims (7)

1.一种高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：它包括同中心轴的外桶体和内桶体，所述内桶体设置在外桶体内部，所述外桶体和内桶体的上端部具有土塞高度的高度差，所述外桶体和内桶体竖向之间密封连接；它还设有隔板（5），所述隔板（5）将外桶体和内桶体围成的区域分割成至少四个独立空腔，每个独立空腔对应的外桶体上端部设有作业孔（7）。

2.根据权利要求1所述的高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：所述外桶体包括外桶盖（1），所述外桶盖（1）的外沿设有向下延伸的外桶壁（3），所述外桶盖（1）与外桶壁（3）围成一个下端开口的桶形结构；所述内桶体包括与外桶盖（1）同中心轴的内桶盖（2），所述内桶盖（2）设置在外桶盖（1）下方，内桶盖（2）上设有单向水气阀（9），内桶盖（2）外沿设有向下延伸的内桶壁（4），所述内桶盖（2）与内桶壁（4）围成一个下端开口的桶形结构；所述内桶壁（4）上端向上延伸与外桶盖（1）连接。

3.根据权利要求2所述的高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：所述外桶盖（1）开设有缺口，所述缺口开设在内桶盖（2）正上方。

4.根据权利要求3所述的高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：所述外桶盖（1）上设有向上延伸的立柱（6）。

5.根据权利要求2所述的高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：所述外桶盖（1）和内桶盖（2）具土塞高度的高度差。

6.根据权利要求1所述的高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：所述隔板（5）水平向一端与内桶壁4连接，隔板（5）水平向另一端与外桶壁（3）连接，隔板（5）上部连接在外桶盖（1）底部。

7.根据权利要求1所述的高低桶盖双壁吸力桶，其特征在于：所述外桶盖（1）底部还设有回声探测仪（8）。

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