CN1040840A - 中空塔柱沉入坚硬水底的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了将一中空的大型塔柱沉入水下坚硬的岩土或岩石表层的方法及实现该方法的设备，该塔柱上口小，下口大，从上至下逐渐扩大，并有锋利的下沿。依靠多个吸斗在上述锋利下沿的旁边和下方产生起剥蚀作用的水流，锋利的下沿由于水流的剥蚀效果和由于塔柱的重量在岩土中产生的局部应力使得岩土破碎。

Description

本发明涉及一种将塔柱沉入水下坚硬的地表层或岩石的表层的方法，该塔柱有一锋利的下沿和下部或称底部，它以倾斜的外表面从上至下逐渐扩展，当将塔柱安放到水下的底基上后，塔柱内侧的岩土将被清除。

这样的塔柱在专利合作条约（PCT）内的专利申请WO    87/03026中已提出过，沉降这种塔柱的方法也是已知的，即先将它放到海下的地表面上，并借助于它本身的重量和用带刀具的吸力装置清除塔柱内侧的岩土而将其沉入海下的地表层。由于塔柱宽度从上至下逐渐加大，在塔柱的外侧与周围的岩土之间没有摩擦或者任何困难的问题，但清除塔柱内侧的岩土不太容易，尤其是当岩土很硬时，例如在含有沉积岩时，而且带切削元件旋转工具磨损较快，又伸不到锋利的下沿下方的石质的或坚硬的表层，要将这样的塔柱沉入到预定的深度就出现了问题。

本发明的目的就是要对此进行改进。

依据本发明，可克服上面的不足，在紧挨塔柱的锋利下沿的内侧，尤其是在塔柱底部内侧的下方，使用至少一个吸斗以产生很强的吸力，这个或这些吸斗可沿下沿摆动，因此在锋利下沿的下方和沿着该下沿均能对岩土产生剥蚀效果的作用下，使得岩土被破碎成细小的颗粒。在使用多个吸斗的情况下，它们的邻接工作区域最好相互重迭。

值得惊叹的是，使用这种方法，即使是很硬的岩石也能被破碎，包括从在岩石结构的空隙中存在的空气或其它气体中清除细微的颗粒。

本发明不再使用刀具，沉降塔柱主要依靠了在锋利的下沿附近的吸力引起的水流产生的剥蚀作用，尤其是穿过塔柱下沿以外侧到内侧的水流或泥沙流以及在内壁里侧的水由于吸力引起的水流以很高的速度沿锋利的下沿流动;同时也依靠了由于塔柱重量的影响，锋利的下沿在岩土中产生的应力作用的效果。此外，在塔柱外侧没有粘附力也是很重要的。

同样值得惊叹的是，用这种方法，在没有使用任何刀具的情况下，可将大型塔柱可控地沉入岩土，如果某一侧的沉降速度比另一侧慢，则可增加移动缓慢的一侧的剥蚀作用。另外还值得惊叹的是，仅通过剥蚀作用即可将坚硬的岩土层破碎成细小的颗粒而不致使吸斗发生堵塞。这里的剥蚀作用由于锋利的下沿以很高的压力放置在岩土表层上而得以增强，借助于剥蚀作用和上述的压力，岩土基本上都发生了一层又一层，一粒又一粒的破碎，当然，偶尔也有大块岩土出来的现象，这就需要有合适的吸斗尺寸。

锋利的下沿将借助予塔柱的重量尽可能进入岩土内，在上述过程中，由于锋利的下沿并不是均布地放置在岩土表层上，因此岩土承受着很高的压应力，当地下岩土很坚硬，例如包含有岩石时当然就不是这样，这意味着在靠近塔柱的锋利下沿的支撑点或支撑处，在吸力作用下能够，也必将产生水流，这就产生了剥蚀作用，锋利下沿就失去支撑，但随着岩土的进一步破碎，上述支撑点或支撑处仍将继续起支撑作用，因而岩土中的应力就又提高了。

从法国专利说明书中1，296，695中可以发现，用吸力清除塔柱锋利下沿内侧下方的岩土的方法是已知的，然而那里提到的塔柱的外壁是垂直的，因而承受了摩擦力和粘附力，这些力阻止了塔柱的下沉，此外，由于锋利下沿内侧的岩土受高压水作用而液化，因此不发生剥蚀作用。

下面参照附图对本发明作进一步的说明：

图1给出了能说明本发明基本原理的侧视剖面示意图。

图2是与图1中的线Ⅱ-Ⅱ对应的水平剖视图。

图3以较大的比例给出了在另一实施例中吸斗的定位情况。

附图中表出的塔柱1，其内、外壁由钢板制成，并在内外壁之间填满了混凝土，塔柱下部有锋利的下沿2，并被放置在将要沉入的水下坚硬的地表面3上。

为实现上述目的，需在塔柱上方安装一支撑架4，并用缆索在其上面悬挂1台或多台空吸泵6，其数目已用小圆5标在图2上。

每一空吸泵都有一压力导管和吸管7，它一直延伸至位于紧挨锋利的下沿的空间，所述的吸管可按图2中所示的曲线8来回摆动，以使各个吸管的工作范围相互重迭，吸斗上可带有防护罩9。

倾斜的外侧10使得其外表面与塔柱周围的岩土11之间不发生摩擦。

塔柱内侧的岩土被吸斗吸走，即借助于在锋利的下沿2处的很大的压力和由吸斗产生的剥蚀作用剥落岩土并由吸斗吸走，这种岩土的清除通常被限制在塔柱内壁下方的区域内，在塔柱内侧的中部，坚硬的岩土并没被清除，这样的结果并无不利之处，反而是有利的，因为一旦塔柱沉入到预定的深度，在移去吸管后，将在塔柱内侧留下的缝隙内填充水下混凝土。

图3以较大的比例尺给出了塔柱1的下沿2的结构情况。

吸斗9是锥形的，端部是一狭小的入口15。

上述吸斗与电机2一起被安装到泵体11上，并与刚性的压力导管13刚性连接。

带有泵和吸斗的导管13伸入塔柱底部内侧14下面的空间，其吸斗9的入口15紧挨下沿2。

上述的入口15可是狭缝形的，也可是圆形的。

压力导管安装就位后可用缆索16来控制其位置。

使用本发明，可将直径达14米的塔柱沉入存有火山岩的岩土中。

Claims (2)

1、将一塔柱沉入水下坚硬的或岩石之类的底基的方法，所述的塔柱有锋利的下沿和下部或称底部，它以倾斜的外壁从上至下逐渐加宽，将塔柱放置到水下的底基上后，塔柱内侧的岩土将被清除，其特征是，在紧挨塔柱锋利的下沿的内侧附近，尤其是在塔柱的下部的内侧下方，通过至少一个吸斗产生很强的吸力作用，这个或这些吸斗可沿下沿摆动，以便在锋利的下沿下方并沿着该下沿发生岩土的剥蚀作用，正是由于这种剥蚀作用，同时在塔柱的锋利的下沿作用在岩土上的压力的影响和在下沿旁边和下方的水流的剥蚀效果作用下，使得这些岩土破碎成细小的颗粒。

2、完成权利要求1中所述方法的设备，它包括：刚性的吸管，它能保证其本身的准确定位，位于上述吸管下端的空吸泵和刚性连接到空吸泵上的吸斗，该吸斗以某一角度下伸，并具有适当的形状以使其能固定并伸入接近塔柱底部下方的锋利的下沿。

Images