CN105019471A - 一种倾斜式桶形基础锚泊系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倾斜式桶形基础锚泊系统及其施工方法，包括海上漂浮结构、浮标、锚链、基础环、倾斜式桶形基础、排水管、锚栓及钢质翼板，所述的倾斜式桶形基础利用吸力沉贯方式埋置在海床中；钢质翼板和锚栓对称焊接在倾斜式桶形基础的侧壁上；倾斜式桶形基础的顶盖中间焊接一个用于基础吊装的基础环，基础环两侧安装两个带有开关的排水管；锚链下部与锚栓连接，上部安装浮标并与海上漂浮结构连接。本发明中的倾斜式桶形基础在受上拔荷载时，可以充分利用倾斜式桶形基础侧壁和钢质翼板上部土体自重和基础与土体的摩擦力提高抗拔承载力。本发明可以固定单个或多个海上漂浮结构，当本发明中的倾斜式桶形基础上部和下部锚栓都受上拔荷载时，钢质翼板和基础上部土体的自重能够有效抵抗此时倾斜式桶形基础产生的转动力矩。

Description

一种倾斜式桶形基础锚泊系统及其施工方法

技术领域

本发明属于海洋工程中漂浮结构固定和锚泊技术领域，具体涉及一种倾斜式桶形基础锚泊系统。

背景技术

近几十年来，随着社会对石油资源需求的急剧增加，陆地能源资源的日益匮乏，人们对能源开发的重点开始由陆地转向海洋，海洋能源资源的开发日趋繁荣。据世界能源委员会预测，到2020年世界海上风电装机容量将比2013年增加10%。然而，由于水深对基础施工造价和施工难度的影响，海上风电单桩基础和重力式基础适用于水深不超过30 m的浅海，当深度超过80 m后，选用漂浮式海上风电场更经济，且不需要复杂的施工机械。因此桶形基础成为海上漂浮结构最优选的一种深水基础形式，目前桶形础已应用到深达2000 m的海床。

桶形基础是一种底部开口、顶部封口的钢质圆桶基础，是一种新型的海上基础形式，在粘土地基或砂土地基中，基础通过吸力沉贯的方式贯入海床，基础使用完毕后，向基础内部注水可使基础弹出海床再进行利用。桶形基础具有施工简便、节省造价、适应不同水深和可重复使用等优点，被广泛应用于海上风电场、海洋平台基础和浮式采油卸油系统等工程。2014年我国首次利用吸力基础提供的抗拔力对世界最大沉船“TRANS SUMMER”轮进行扳正，这是世界上首次将吸力基础应用到海上沉船打捞工程。

目前桶形基础多为垂直海床沉贯的单桶基础，用于海上漂浮结构固定时，主要通过增加基础的尺寸的方式提高其抗拔承载力，另外也有采用多桶基础的方式提高基础的抗拔承载力。这两种方式虽然能在一定程度上增加基础的抗拔承载力，为海上漂浮结构提供固定作用，但是增加基础尺寸和数量的同时，也必然增加了基础的造价和施工难度。

综上，为了提高对海上漂浮结构进行固定能力，降低海上锚泊系统的成本，加快深海海洋平台和海上风电场的建设，促进海上能源资源的开发利用，需要提出一种能够提供抗拔承载力较高的新型海上锚泊系统。

发明内容

为了降低海上锚泊系统的成本，提供一种抗拔承载力较高且能为多个漂浮结构提供锚泊的海上锚泊系统，本发明提出了一种倾斜式桶形基础锚泊系统及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明公开了一种倾斜式桶形基础锚泊系统，包括海上漂浮结构、浮标、锚链、基础环、倾斜式桶形基础、排水管、锚栓及钢质翼板，所述的倾斜式桶形基础利用吸力沉贯方式埋置在海床中；钢质翼板和锚栓对称焊接在倾斜式桶形基础的侧壁上；倾斜式桶形基础的顶盖中间焊接一个用于基础吊装的基础环，基础环两侧安装两个带有开关的排水管；锚链下部与锚栓连接，上部安装浮标并与海上漂浮结构连接。

本发明中，倾斜式桶形基础的顶盖与基础底部圆环面平行，倾斜式桶形基础与水平面的夹角范围为30°～ 90°。

本发明中，锚栓沿倾斜式桶形基础上下侧壁对称布置，锚栓上有半圆形的锚栓孔，钢质翼板沿倾斜式桶形基础左右布置。

本发明中，排水管上安装有排水开关，排水开关仅在倾斜式桶形基础安装和拔出时开启，在倾斜式桶形基础锚泊系统正常使用时排水开关处于关闭状态。

本发明倾斜式桶形基础锚泊系统的施工方法如下：

（1）在实施倾斜式桶形基础锚泊系统时先用锚链将锚栓和基础环固定；打开排水管，将抽水泵与排水管连接；

（2）在海床上，将倾斜式桶形基础进行定位，先利用倾斜式桶形基础自身重力贯入海床，调整好倾斜式桶形基础的角度；

（3）当倾斜式桶形基础在自重作用下不再下降时，放松锚链，打开抽水泵，对倾斜式桶形基础进行吸力沉贯，至倾斜式桶形基础顶盖与海床面平齐时关闭排水开关，移除抽水泵；

（4）在锚链上部安装浮标，将锚链上端与所需固定的海上漂浮结构连接。

本发明的有益效果在于：

（1）倾斜式桶形基础能够有效的利用基础侧壁上部和下部土体的土压力为基础提供抵抗上拔荷载的能力；

（2）钢质翼板增加了基础的受力面积，提高了基础抵抗有系泊多个漂浮结构时产生的转动力矩能力，进而提高基础的抗拔承载力；

（3）单个锚泊系统能够同时为多个漂浮结构提供锚泊，也可以同时使用多个锚泊系统联合为多个海上漂浮结构提供锚泊。

附图说明

图1为本发明一种倾斜式桶形基础锚泊系统的主视图；

图2为本发明一种倾斜式桶形基础锚泊系统的侧视图；

图3为本发明一种倾斜式桶形基础锚泊系统的俯视图。

图例说明：1-海上漂浮结构；2-锚链；3-基础环；4-排水管；5-锚栓；6-倾斜式桶形基础；7-钢质翼板；8-浮标。

具体实施方式

（1）在实施倾斜式桶形基础锚泊系统时先用锚链2连接锚栓5和基础环3将倾斜式桶形基础6固定；打开排水管4，将抽水泵与排水管4连接。

（2）在海床上，将倾斜式桶形基础6进行定位，先利用基础自身重力贯入海床，调整好基础的角度。

（3）当倾斜式桶形基础6的自重作用下不再下降时，放松锚链2，打开抽水泵，对倾斜式桶形基础1进行吸力沉贯，至基础顶盖与海床面平齐时关闭排水开关，移除抽水泵。

（4）在锚链2上部安装浮标8，将锚链2上端与所需固定的海上漂浮结构1连接。

Claims (5)

1.一种倾斜式桶形基础锚泊系统，其特征在于：包括海上漂浮结构、浮标、锚链、基础环、倾斜式桶形基础、排水管、锚栓及钢质翼板，所述的倾斜式桶形基础利用吸力沉贯方式埋置在海床中；钢质翼板和锚栓对称焊接在倾斜式桶形基础的侧壁上；倾斜式桶形基础的顶盖中间焊接一个用于基础吊装的基础环，基础环两侧安装两个带有排水开关的排水管；锚链下部与锚栓连接，上部安装浮标并与海上漂浮结构连接。

2.根据权利要求1所述的一种倾斜式桶形基础锚泊系统，其特征在于：倾斜式桶形基础的顶盖与基础底部圆环面平行，倾斜式桶形基础与水平面的夹角范围为30°～90°。

3.根据权利要求1所述的一种倾斜式桶形基础锚泊系统，其特征在于：锚栓沿倾斜式桶形基础上下侧壁对称布置，锚栓上有半圆形的锚栓孔，钢质翼板沿倾斜式桶形基础左右布置。

4.根据权利要求1所述的一种倾斜式桶形基础锚泊系统，其特征在于：排水管上安装有排水开关，排水开关仅在倾斜式桶形基础安装和拔出时开启，在倾斜式桶形基础锚泊系统正常使用时排水开关处于关闭状态。

5.根据权利要求1和2所述的一种倾斜式桶形基础锚泊系统的施工方法，其特征在于：

（1）在实施倾斜式桶形基础锚泊系统时先用锚链将锚栓和基础环固定，打开排水管，将抽水泵与排水管连接；

（2）在海床上，将倾斜式桶形基础进行定位，先利用倾斜式桶形基础自身重力贯入海床，调整好倾斜式桶形基础的角度；

（3）当倾斜式桶形基础在自重作用下不再下降时，放松锚链，打开抽水泵，对倾斜式桶形基础进行吸力沉贯，至倾斜式桶形基础顶盖与海床面平齐时关闭排水开关，移除抽水泵；

（4）在锚链上部安装浮标，将锚链上端与所需固定的海上漂浮结构连接。