CN1047902A - 导流下沉式基础及其下沉工艺 - Google Patents

Abstract

属于一种海底下沉基础装置及其下沉工艺。筒体内轴向装有吸泥管，吸泥管上下端分别接排泥管和伞状导流承载体，外侧还套有气包，供气管通入气包内。使基础转置扣在海底上，将海底泥土扣在其内，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，从而使基础下沉。其结构简单，施工效率高，不受海况条件影响。

Description

本发明属于一种海底下沉基础装置及其下沉工艺。

众所周知，海水是水下基础工程施工的一大障碍。目前国内采用的水下基础工程施工工艺主要是空气吸排下沉工艺，这种工艺过程主要是利用高压射水与空气吸排相结合，即高压喷嘴射出的高压水柱把基底的泥土冲成泥浆，然后用空气吸沉机将其吸排出去，达到基底下降的目的。所采用的下沉基础装置由空气吸沉机、高压射水系统、回水管路、及反锅底结构组成，其中高压射水系统包括供水管路、高压水泵、喷嘴，反锅底结构位于底部，使其扣住底部泥土，喷嘴位于反锅底结构上，对准底部泥土。该工艺尽管采用高压射水进行冲射，但冲射区域仅限于反锅底结构扣住的泥土部份。71年武汉长江大桥的墩台施工就是采用这种空气吸排下沉工艺进行施工的。以后，又将此施工工艺应用在南京长江大桥施工上。该工艺法尽管采用高压射水进行冲射，但冲射区域仅限于反锅底结构扣住的泥土部份，故其控制范围仍然很小，而且易于造成承载面的“麻面”，降低基底承载力。与上述方法相似，国外进行水底施工采用的一种工艺法是高压射水、旋转铰刀与泵吸工艺。该工艺过程是将伸入水底的高压喷嘴对准欲施工的基底实施高压水喷射，并用旋转的铰刀对被喷射的泥土进行铰动，然后再用高压泵通过吸排泥管将松动的泥浆吸排出去。该工艺所用基础装置结构较复杂，除高压水泵外，还需安装旋转铰刀系统。

上述两种工艺均须将高压水泵、风压机、及一整套动力系统安装 在辅助船上，故在施工过程中，依然摆脱不了海况条件的干扰。

本发明的目的是要设计一种施工简便、效率高、结构简单，不受海况条件干扰的导流海水的基础装置及其下沉工艺。

为实现上述目的，本发明的导流下沉式基础及其下沉工艺如下所述：

导流下沉式基础装置结构是：其外部是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，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，而相邻的伞叶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，此空洞边缘的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，但是每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。此外，吸泥管（2）中部或中下部外套有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）部分上面备有密集的梅花状气孔，此部分作为内壁，和其外的短筒体、作为外壁，与上下端面构成1个气包（3）。与吸泥管（2）相平行的装有1个供气管（5），此供气管（5）备有供气口下端插入气包（3）中。筒体（1）顶端是网状透水罩。

使用上述基础装置实施导流下沉工艺的步骤是：使基础装置扣在须施工的海底，使这部分海底泥土被扣在其内。再利用基础装置内供气管经气包向吸泥管供气，促使气体从泥吸管内向上排气，造成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，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带走，经吸泥管向上由排泥管排出，这样，底部泥土一层一层被“刨下来”，导致基础逐渐下沉。

采用上述结构的基础装置及实施导流下沉工艺使基础下沉的原理可结合图1加以说明。

使基础装置扣在海底上，整个筒体（1）浸入海水中，排泥管（6）则露在水面外。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。显然，在连续排气过程中，吸泥管（2）内形成负压。此时，海水从筒体（1）顶端漏水罩进入其内，经伞状导流承载体（4）与筒体（1）内侧间空隙进入伞状导流承载体（4）内，在所扣泥土与伞叶之间循环流动并不断冲刷泥土，吸泥管（6）内由于负压而形成空吸，加之进入伞状导流承载体（4）海水在冲刷泥土过程中，在海水压力作用下，向上经吸泥管（2）底端进口进入其内，自下而上由排泥管（6）排出，因而使被冲刷携带的泥土一起随之排出。由于不断地导流补充进来的海水连续地冲刷泥土并将其不断地带走排出，因而使基础逐渐下沉。

与现有技术相比，本发明的导流下沉式基础及其下沉工艺，是利用导流海水替代高压射水，省去了较庞大的供射水系统，使下沉的辅助机械设备大大简化，并无需再配备施工船只，使风压机及操作系统可以搬到平台上，从而避免海况条件的干扰。所使用的基础装置，由于是根据导流海水法设计的，省掉了高压射水与旋转铰刀系统，使结构大大简化，因而也就使下沉过程更加简单，安装速度大大提高。此外，该基础还可重新起浮，再次易地使用。

使用本发明下沉装置及下沉工艺法，于1988年5月在渤海16米水深海域做了单体下沉试验，取得了成功。在一小时五十五分钟内将直径3米长8.5米重20吨的下沉装置沉入泥面以下8.20米，取得静水压力90吨占16米水深的80%的良好效果。事实证明，利用导流海水替代高压射水是完全可以的。

图1为本发明的下沉基础装置结构示意图。

其中：

1、筒体;2、吸泥管;3、气包;4、伞状导流承载体;5、供气管;6、排泥管，2根;1₁、网状透水罩。

图2为伞状导流承载体（4）结构示意图。

其中：

4₁、伞叶。

由图2看出，伞状导流承载体顶端孔洞边缘的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。

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）内壁上的梅花状排列的密集气孔。

Claims (2)

1、一种海底施工用的导流下沉式基础及其下沉工艺，其特征在于，所述的导流下沉式基础是由中空的外壳筒体(1)、吸泥管(2)、气包(3)、伞状导流承载体(4)、供气管(5)、排泥管(6)组成，所述的吸泥管(2)同轴位于筒体(1)内中部，其下端边缘是6～18个三角形齿槽(2₁)，所述的伞状导流承载体(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)的孔洞，此孔洞边缘的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(4₄)，在所述的吸泥管(2)外部套有1个短筒体，此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、以及作为内壁的被包围的部分吸泥管(2)构成气包(3)，此气包(3)内壁均布梅花状密集气孔(3₁)，此外，与吸泥管(2)平行装有1供气管(5)，此供气管(5)下端供气口插入气包(3)中，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)。

2、一种海底施工用的导流下沉式基础及其下沉工艺，其特征在于，所述的导流下沉工艺是：将导流下沉基础装置扣在欲施工海底，其内扣住海底泥土，再利用所述的基础装置内供气管（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，造成空吸现象从而使其内形成负压，以消除以上吸泥浆的正面压力，然后利用所述的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。

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