CN105178325A - 伞式海底吸力锚基础的安装设备及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伞式海底吸力锚基础的安装设备及安装方法，包括伞式海底吸力锚基础，其特点是：安装设备包括安装于主筒内部的喷射管，喷射管通过主筒排水孔与上部的潜水泵相连，喷射管内设换向阀和阀门，潜水泵与一耐压容器相邻，耐压容器内含倾角仪、电罗经，倾角仪设置在伞式海底吸力锚基础的筒裙和锚枝上，耐压容器和潜水泵周围设置框架，在框架上端连接信号光缆。安装方法包括码头装船、航行定位、贯入设备对接、基础下水、伞式海底吸力锚的贯入、贯入设备的回收。利用伞式海底吸力锚基础的安装设备使得海底伞式海底吸力锚安装方法简便，便于处理伞式海底吸力锚基础在安装过程中出现的土塞、倾斜等问题，且重复利用率高。

Description

伞式海底吸力锚基础的安装设备及安装方法

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及用于海上风电场的一种伞式海底吸力锚基础的安装设备及安装方法。

背景技术

随着近年来海上风电场建设的快速发展，海洋风电机组的基础设计安装成为了该领域的一项重要课题。目前应用于海洋风电机组的主要基础在结构上的形式有单桩基础、重力式基础、群桩基础、吸力式基础等。

单桩基础是最简单的基础结构，其直径由荷载的大小确定，一般在3-5m左右。单桩基础适用于水深小于30m且海床较为坚硬的水域，其不需要对海床的预处理，并且制造简单。但其受海底地质条件和水深的约束较大，另外单桩基础在海洋中的施工安装对设备的要求较高且费用很高。

重力式基础一般为钢筋混凝土结构，属于体积、重量较大的基础类型，依靠自身的重力保持风机垂直。其适用于水深小于10m的海床。重力式基础结构简单，造价低，且有着很好的稳定性。但是由于重量大，使得安装十分的不方便。

群桩基础一般采用多根小直径斜钢管来支撑上部承台结构，其有着很好的水平承载能力。但是现场施工安装时间较长，工作量大。

传统吸力式基础是一倒置桶形钢制结构，其不受水深限制，节省了大量钢材，且采用负压施工，施工方便、速度快。另外吸力式基础可以很方便的拔出以二次利用。但是传统吸力式基础在施工安装过程中可能会由于负压控制不当而形成土塞，导致实际承载能力偏低；另外，在下沉过程中易发生倾斜，需频繁矫正。

中国专利公开了名为“一种海底吸力锚”（CN103132521A）的发明专利，这种海底吸力锚包括顶端封闭、下端开口的主筒，主筒顶面设置主筒排水孔，主筒外活套一筒裙，筒裙包括水平顶面和筒状侧壁，筒裙水平顶面上设置筒裙排水孔，主筒上部的筒状侧壁上设置将所述筒裙定位在所述主筒上部的伸缩钩，在主筒上端设置一与主筒同心圆的锚环，锚环上均匀设置锚枝，锚枝的一端与锚环铰接，另一端通过斜撑杆与筒裙铰接。这种伞式海底吸力锚可以很好的应用于海洋风电基础技术领域，但是，这种伞式海底吸力锚基础与传统吸力式基础一样，也存在施工安装过程中可能会由于负压控制不当而形成土塞，导致实际承载能力偏低的问题，另外，在下沉过程中也易发生倾斜，需频繁矫正。如何针对这种伞式海底吸力锚基础安装，而提出一种伞式海底吸力锚安装设备及其安装方法，使其有着更高的整体稳定性，提高其拔力、水平承载力和防波浪冲蚀能力，利用伞式海底吸力锚基础的安装设备使得这种伞式海底吸力锚安装方法简便，以便于处理伞式海底吸力锚基础在安装过程中出现的土塞、倾斜等问题，且重复利用率高。这是目前本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的上述问题，提供一种伞式海底吸力锚基础的安装设备及安装方法，利用伞式海底吸力锚基础的安装设备使得海底伞式海底吸力锚安装方法简便，便于处理伞式海底吸力锚基础在安装过程中出现的土塞、倾斜的问题，且重复利用率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种伞式海底吸力锚基础的安装设备，所述伞式海底吸力锚基础包括顶面封闭、下端开口的主筒，主筒顶面设有主筒排水孔，所述的主筒外活套一筒裙，所述筒裙包括水平顶面和筒状侧壁，所述筒裙水平顶面上设置筒裙排水孔，所述主筒上部的筒状侧壁上设置将所述筒裙定位在所述主筒上部的伸缩钩，在主筒上端设置一与主筒同心圆的锚环，锚环上均匀设置锚枝，所述锚枝的一端与锚环铰接，另一端通过斜撑杆与筒裙铰接，其特征在于，所述的安装设备包括安装于所述主筒内部的喷射管，所述喷射管通过主筒排水孔与上部的潜水泵相连，所述的喷射管内设换向阀和阀门，所述潜水泵与一耐压容器相邻，所述耐压容器内含倾角仪、电罗经，所述倾角仪设置在所述伞式海底吸力锚基础的筒裙和锚枝上，所述耐压容器和潜水泵周围设置框架，所述框架上端连接信号光缆。

对上述技术方案的改进：所述的框架以及喷射管与所述伞式海底吸力锚基础用螺栓紧固在一起。

对上述技术方案的进一步改进：所述的潜水泵为两台，所述两台潜水泵各配置1台水下工作电机，所述两台潜水泵与所述框架连接。

对上述技术方案的进一步改进：所述喷射管直径为所述主筒排水孔直径的0.5-0.8倍。

对上述技术方案的进一步改进：所述喷射管含有4个竖向支管，所述换向阀控制水流流向喷射管的不同竖向支管，且在所述竖向支管不同深度处设置所述阀门。

对上述技术方案的进一步改进：所述的阀门布置在喷射管距离所述主筒顶面至0.3倍主筒直径深度范围内，所述阀门的阀口呈120°开口且指向所述主筒的筒心。

对上述技术方案的进一步改进：所述信号光缆与吊索具整合为一体结构。

通过这种伞式海底吸力锚基础的安装设备利用负压原理进行吸力锚的负压沉贯，能很好实时的控制伞式海底吸力锚基础安装过程中出现的倾斜问题，且提出了一种由高压喷水来消除吸力锚出现土塞问题的方法。

本发明一种上述伞式海底吸力锚基础的安装设备的安装方法,其特征在于，具体过程包括以下步骤：

（1）码头装船：将伞式海底吸力锚基础从码头建造场地吊放到施工船甲板上，伞式海底吸力锚基础的筒裙和锚枝处于自由下垂的状态，并将伞式海底吸力锚基础底部焊接、固定在船甲板上，伞式海底吸力锚上端用缆绳加以固定，确保海上运输的安全稳定；

（2）航行定位：伞式海底吸力锚基础装船固定工作结束之后，将施工船航至预定海域，且在施工坐标位置抛锚就位；

（3）贯入设备对接：在施工船上用浮吊将潜水泵水平吊放到伞式海底吸力锚基础顶端，将伞式海底吸力锚基础的主筒出水口的法兰与上部安装系统的进口用高强度的螺栓紧固，泵阀系统外有框架结构保护，并将耐压容器与框架相连，且与潜水泵相邻，其中在耐压容器中安装有测量伞式海底吸力锚基础倾角的倾角仪和测量方位角的电罗经，在筒裙以及锚枝上端安装倾角仪和电罗经，用于测量筒裙和锚枝的方位以及倾角，防止由于伞式海底吸力锚基础下沉不均而出现筒裙和锚枝的大变形情况；

（4）基础下水：将浮吊的吊索具分别与伞式海底吸力锚基础上两个对称的吊耳相连接，当吊索具处于拉紧状态时，施工人员将伞式海底吸力锚基础下部焊接固定结构以及上端用于固定的缆绳去除，通过浮吊将伞式海底吸力锚基础以及安装设备保持稳定垂直提升并转移到海洋预定施工点上方，缓缓地将伞式海底吸力锚基础以及安装设备下放到海床，通过电罗经测得伞式海底吸力锚基础的方位角，并确定需要调整的方向以及角度，当与设计方位相符时开始伞式海底吸力锚的沉贯；

（5）伞式海底吸力锚的贯入：伞式海底吸力锚基础的贯入主要分为自重贯入和吸力贯入两个阶段，贯入过程主要通过监测参数的反馈，随时调节浮吊两边吊索具的受力情况以及潜水泵的流量；主要需要监测的参数有两个垂直方向的倾斜角以及方位角，而伞式海底吸力锚基础从筒裙开始入土后的入泥深度则由锚枝上的倾角仪确定；

当伞式海底吸力锚基础距离海床有0.8-1.2米时，停止下放，通过施工船上的动力定位系统调整伞式海底吸力锚基础的安装位置，通过电罗经调整其方位角，确保伞式海底吸力锚基础安装精度达到要求，然后继续下放伞式海底吸力锚基础，使得其接触海床面并在自重作用下开始下沉贯入，并由倾角仪测得的吸力锚倾角情况，用浮吊实时调整伞式海底吸力锚基础的偏移，确保自重下沉的垂直度，在自重作用下伞式海底吸力锚基础下沉一定深度；在吸力锚自重沉贯结束后，通过施工船上的控制系统关闭伞式海底吸力锚基础顶端的主筒出水口，在伞式海底吸力锚基础主筒内部形成了密闭环境，贯入设备开始运转，伞式海底吸力锚开始了吸力贯入阶段，将喷射管内所有阀门打开，用两台潜水泵持续向外抽水，降低主筒内部的压力，内、外压差所产生的下贯力促使吸力锚继续下沉，这时锚枝会在斜撑杆的带动下慢慢张开，同时由倾角仪监测伞式海底吸力锚基础的倾斜状况，当贯入阶段出现不同方位的倾斜时，平行于船体方向的通过调整浮吊两边吊索具的吃紧情况，垂直于船体方向的倾斜通过船底的缆绳进行调整，若倾斜角无法调整或无法贯入时，可通过向伞式海底吸力锚基础主筒内部注水的方式，使形成主筒内部与外界的正压差，并配合浮吊使得伞式海底吸力锚基础提升一段距离，再进行沉贯；反复进行，直至伞式海底吸力锚基础贯入达到目标深度，也就是伞式海底吸力锚主筒和筒裙的顶面内侧都与海床泥面相接触为止，此时，筒裙则被伸缩钩卡住，与主筒构成整体，锚枝也已经全部张开，且锚枝上的倾角仪测得的倾角几乎水平，并与海床面紧紧相贴；若锚枝都贴紧海床，则停止潜水泵的运转；若无法实现与海床的紧密相贴，即出现“土塞”现象，则需进行步骤（6）；

（6）由施工船上的计算机系统处理并分析数据后检测出吸力锚在沉贯过程中出现“土塞”的现象，需关闭潜水泵，协调两台潜水泵的工作状态；若喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ处海床土累积偏高，则控制换向阀使得喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ管道相通，喷射管的出口Ⅲ与出口Ⅳ管道相通；并根据海床土累积的高度来开启喷射管上入泥一定深度的阀门，此时，开启潜水泵，其中与喷射管的出口Ⅰ相连的潜水泵处于向主筒内注入高压水的工作状态，这样会使得在喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ喷出的高压水在主筒内部形成近似泥浆的状态；而与喷射管的出口Ⅳ相连的潜水泵则处于抽水的状态，由喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ处形成的水土混合物则由经喷射管的出口Ⅲ与出口Ⅳ排进大海；协调两台潜水泵的工作速率，并最终使得主筒和筒裙的顶面内侧都与海床泥面相接触，达到沉贯标准；

（7）贯入设备的回收：伞式海底吸力锚基础沉贯到位后，派潜水员携带扳手到水下伞式海底吸力锚基础吊耳处，拆卸防脱装置的螺栓，将吊索具从吊耳上拉拖出来，另一吊耳与吊索具也采用相同的方式摘除，后将吊索具与伞式海底吸力锚基础上部框架结构连接，拆除潜水泵与伞式海底吸力锚基础泵口处的法兰螺栓，回收伞式海底吸力锚基础安装设备，潜水员使用盲板法兰和螺栓将伞式海底吸力锚基础的泵口法兰封死，至此伞式海底吸力锚基础的安装结束。

本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果：

本发明中的伞式海底吸力锚基础通过筒裙与锚枝的设计增加了吸力锚的整体稳定性，提高了吸力锚抵抗波浪冲蚀的能力，从而增加了伞式海底吸力锚基础的整体承载能力。而通过伞式海底吸力锚基础安装设备的设计，能够更加简便有效的安装伞式海底吸力锚基础，其中通过耐压容器提供内部干燥工作环境，由电罗经确保吸力锚定位的准确性，伞式海底吸力锚基础从筒裙开始入土后的入泥深度则由锚枝上的倾角仪确定，通过倾角仪实时监测吸力锚的倾斜度，并由计算机采集汇总吸力锚的入泥深度、倾斜度等信息，并进一步发出指令来调控泵阀系统抽水的速度以及潜水泵的工作状态。当伞式海底吸力锚基础出现倾斜现象时，平行于船体方向的通过调整浮吊两边吊索具的吃紧情况，垂直于船体方向的倾斜通过船底的缆绳进行调整。当伞式海底吸力锚基础出现“土塞”现象时，通过调整两台潜水泵的工作状态，根据潜水泵所连接喷射管的位置每隔一定时间改变喷射管各支管的抽放水状态，通过喷射管来使得土颗粒与水混合并抽出来达到伞式海底吸力锚基础主筒内部“土塞”得以平整，并根据计算机系统所得的伞式海底吸力锚基础状态实时的调控阀门来控制迸射管的作用深度以使得伞式海底吸力锚基础平稳的沉贯到海底预定深度。

相比于传统桩基的安装，这种伞式海底吸力锚安装设备所提供的安装方法具有运输方便可行，施工方便，施工时间短，噪音小，定位精度高，安全可靠等优点。

附图说明

图1为本发明海底伞式海底吸力锚基础的立体结构示意图；

图2为本发明沿伞式海底吸力锚基础及安装系统轴向剖面图；

图3为本发明伞式海底吸力锚基础及安装系统在吸力锚锚枝完全伸展状态的俯视图；

图4为本发明伞式海底吸力锚基础主筒内部喷射管示意图；

图5为本发明伞式海底吸力锚基础自重下沉结束的示意图；

图6为本发明伞式海底吸力锚基础在负压沉贯锚枝展开过程中的示意图；

图7为本发明伞式海底吸力锚基础的负压沉贯结束锚枝完全伸展状态示意图；

图8为本发明伞式海底吸力锚基础的安装设备的安装方法的工作流程框图。

图中，1.主筒，2.筒裙，3.锚环，4.锚枝，5.斜撑杆，6.伸缩钩，7.承载杆，8.主筒排水孔，9.筒裙排水孔，10.吊耳，11.喷射管，12.潜水泵，13.耐压容器，14.框架，15.法兰，16.信号光缆，17.阀门，18.换向阀。

具体实施方式

参见图1-图4，本发明一种伞式海底吸力锚基础的安装设备的实施例，伞式海底吸力锚基础包括顶面封闭、下端开口的主筒1，主筒1顶面设置主筒排水孔8，在主筒1外活套一筒裙2，所述筒裙2包括水平顶面和筒状侧壁，所述筒裙水平面顶面上设有筒裙排水孔9，在主筒1上端有吊耳10。在主筒1上部的筒状侧壁上对称设置两个将所述筒裙定位在所述主筒上部的伸缩钩6。在主筒1上端设置一与主筒1同圆心的锚环3，锚环3上均匀设置锚枝4，所述锚枝4的一端与锚环3铰接，另一端通过斜撑杆5与筒裙2铰接。锚枝4是均布有小孔的金属薄板，锚枝4向上最多伸展至水平状态，锚枝4向下最多收缩至垂直状态。

安装设备包括安装于主筒1内部连接喷射管11，所述喷射管11通过主筒排水孔8与上部的潜水泵12相连，所述的喷射管11内设换向阀18和阀门17。所述潜水泵12上端与耐压容器13相邻，耐压容器13内含倾角仪、电罗经，所述倾角仪设置在所述伞式海底吸力锚基础的筒裙2和锚枝4上，耐压容器13和潜水泵12周围设置框架14，所述框架14上端与信号光缆16相连。所述信号光缆16与安装设备的吊索具整合为一体结构。所述的框架14以及喷射管11与所述伞式海底吸力锚基础用螺栓紧固在一起。

具体而言，本实施例的潜水泵12为两台，所述两台潜水泵12各配置1台水下工作电机，所述两台潜水泵12与所述框架14连接。

上述喷射管11直径为所述主筒排水孔8直径的0.5-0.8倍，喷射管11含有4个竖向支管，且成对称分布，所述换向阀18控制水流流向喷射管11的不同竖向支管，且在所述竖向支管不同深度处设置所述阀门17。阀门17布置在喷射管11距离所述主筒1顶面至0.3倍主筒1直径深度范围内，所述阀门17的阀口呈120°开口且指向所述主筒的筒心。

主筒1上部的框架14是独立的，当吸力锚安装结束后，框架14可回收。

参见图5-图8，本发明一种伞式海底吸力锚基础的安装施工方法，具体过程包括以下步骤：

（1）码头装船：将伞式海底吸力锚基础从码头建造场地吊放到施工船甲板上，伞式海底吸力锚基础的筒裙2和锚枝4处于自由下垂的状态，并将伞式海底吸力锚基础底部焊接、固定在船甲板上，伞式海底吸力锚上端用缆绳加以固定，确保海上运输的安全稳定。

（2）航行定位：伞式海底吸力锚基础装船固定工作结束之后，将施工船航至预定海域，且在施工坐标位置抛锚就位。

（3）贯入设备对接：在施工船上用浮吊将泵阀系统水平吊放到伞式海底吸力锚基础顶端，将伞式海底吸力锚基础的主筒出水口8的法兰15与上部安装系统的进口用高强度的螺栓紧固，泵阀系统外有框架14结构保护，并将耐压容器13与框架14结构相连，且与泵阀系统相邻，其中在耐压容器13中安装有测量伞式海底吸力锚基础倾角的倾角仪和测量方位角的电罗经，在筒裙以及锚枝上端安装倾角仪和电罗经，用于测量筒裙和锚枝的方位以及倾角，防止由于伞式海底吸力锚基础下沉不均而出现筒裙和锚枝的大变形情况。

（4）基础下水：将浮吊的吊索具分别与伞式海底吸力锚基础上两个对称的吊耳10相连接，当吊索具处于拉紧状态时，施工人员将伞式海底吸力锚基础下部焊接固定结构以及上端用于固定的缆绳去除。通过浮吊将伞式海底吸力锚基础以及安装设备保持稳定垂直提升并转移到海洋预定施工点上方，缓缓地将伞式海底吸力锚基础以及安装设备下放到海床，通过电罗经测得伞式海底吸力锚基础的方位角，并确定需要调整的方向以及角度，当与设计方位相符时开始伞式海底吸力锚的沉贯。

（5）伞式海底吸力锚的贯入：伞式海底吸力锚基础的贯入主要分为自重贯入和吸力贯入两个阶段，贯入过程主要通过监测参数的反馈，随时调节浮吊两边吊索具16的受力情况以及泵的流量。主要需要监测的参数有两个垂直方向的倾斜角以及方位角，而伞式海底吸力锚基础从筒裙2开始入土后的入泥深度则由锚枝4上的倾角仪确定。

当伞式海底吸力锚基础距离海床有0.8-1.2米时，停止下放，通过施工船上的动力定位系统调整伞式海底吸力锚基础的安装位置，通过电罗经调整其方位角，确保伞式海底吸力锚基础安装精度达到要求，然后继续下放伞式海底吸力锚基础，使得其接触海床面并在自重作用下开始下沉贯入，并由倾角仪测得的吸力锚倾角情况，用浮吊实时调整伞式海底吸力锚基础的偏移，确保自重下沉的垂直度，在自重作用下伞式海底吸力锚基础下沉一定深度。在吸力锚自重沉贯结束后，通过施工船上的控制系统关闭伞式海底吸力锚基础顶端的主筒出水口8，在伞式海底吸力锚基础主筒1内部形成了密闭环境，贯入设备开始运转，伞式海底吸力锚开始了吸力贯入阶段，将喷射管11内所有阀门17打开，用两台潜水泵12持续向外抽水，降低主筒1内部的压力，内、外压差所产生的下贯力促使吸力锚继续下沉，这时锚枝4会在斜撑杆5的带动下慢慢张开。同时由倾角仪监测伞式海底吸力锚基础的倾斜状况，当贯入阶段出现不同方位的倾斜时，平行于船体方向的通过调整浮吊两边吊索具的吃紧情况，垂直于船体方向的倾斜通过船底的缆绳进行调整，若倾斜角无法调整或无法贯入时，可通过向伞式海底吸力锚基础主筒1内部注水的方式，使形成主筒1内部与外界的正压差，并配合浮吊使得伞式海底吸力锚基础提升一段距离，再进行沉贯。反复进行，直至伞式海底吸力锚基础贯入达到目标深度，也就是伞式海底吸力锚主筒1和筒裙2的顶面内侧都与海床泥面相接触为止，此时，筒裙2则被伸缩钩6卡住，与主筒1构成整体，锚枝4也已经全部张开，且锚枝4上的倾角仪测得的倾角几乎水平，并与海床面紧紧相贴。若锚枝4都贴紧海床，则停止潜水泵12的运转；若无法实现与海床的紧密相贴，即出现“土塞”现象，则需进行步骤（6）。

（6）由施工船上的计算机系统处理并分析数据后检测出吸力锚在沉贯过程中出现“土塞”的现象，需关闭潜水泵12，协调两台潜水泵12的工作状态。若喷射管11的出口Ⅰ与出口Ⅱ处海床土累积偏高，则控制换向阀18使得喷射管11的出口Ⅰ与出口Ⅱ管道相通，喷射管11的出口Ⅲ与出口Ⅳ管道相通；并根据海床土累积的高度来开启喷射管11上入泥一定深度的阀门17，此时，开启潜水泵12，其中与喷射管11的出口Ⅰ相连的潜水泵12处于向主筒1内注入高压水的工作状态，这样会使得在喷射管11的出口Ⅰ与出口Ⅱ喷出的高压水在主筒1内部形成近似泥浆的状态；而与喷射管11的出口Ⅳ相连的潜水泵12则处于抽水的状态，由喷射管11的出口Ⅰ与出口Ⅱ处形成的水土混合物则由经喷射管11的出口Ⅲ与出口Ⅳ排进大海；协调两台潜水泵12的工作速率，并最终使得主筒1和筒裙2的顶面内侧都与海床泥面相接触，达到沉贯标准；，如图7所示。

（7）贯入设备的回收：伞式海底吸力锚基础沉贯到位后，派潜水员携带扳手到水下伞式海底吸力锚基础吊耳10处，拆卸防脱装置的螺栓，将吊索具从吊耳10上拉拖出来。另一吊耳10吊索具也采用相同的方式摘除。后将吊索具与伞式海底吸力锚基础上部框架14结构连接，拆除泵阀系统与伞式海底吸力锚基础泵口处的法兰螺栓15，回收伞式海底吸力锚基础安装设备。潜水员使用盲板法兰和螺栓将伞式海底吸力锚基础的泵口法兰封死，至此伞式海底吸力锚基础的安装结束。

（8）基础回收：当上部风电机组使用年限到期时，由施工船航行至预定海域抛锚，将潜水泵12下放至伞式海底吸力锚基础顶端并由潜水员携带扳手将潜水泵12与主筒排水孔8连接，潜水员将吊索具与伞式海底吸力锚基础的吊耳10连接。向伞式海底吸力锚基础主筒1内部注水，同时利用浮吊将伞式海底吸力锚基础上拔，将伞式海底吸力锚基础回收到施工船。

本发明一种伞式海底吸力锚基础的安装设备的控制系统包括施工船上的计算机系统、安装在耐压容器13中的各元件及筒裙和锚枝上的传感部件电罗经和倾角仪、潜水泵12、浮吊、换向阀18、阀门17，其工作流程框图见图8。

电罗经和倾角仪能实时监测吸力锚安装过程中的方位角、入泥深度、主筒倾角以及锚枝和筒裙的倾角，测得的数据通过信号光缆16传输到施工船上的计算机系统，计算机系统通过数据采集处理中心分析处理后发传出指令：一方面调整浮吊两边吊索具以及船底的缆绳的吃紧情况来处理伞式海底吸力锚基础沉贯过程中各个方向上的倾斜问题，另一方面通过调整潜水泵12的工作状态、控制换向阀18和阀门17的启闭来控制喷水管11的进出水状态，利用高压水形成水土混合物，并使其排入大海，最终达到处理吸力锚沉贯过程中的“土塞”现象。

在实际实施过程中，由于换向阀18和阀门17位于主筒1内部，计算机系统的控制指令通过无线收发模块以无线通讯方式发送。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种伞式海底吸力锚基础的安装设备，所述伞式海底吸力锚基础包括顶面封闭、下端开口的主筒，主筒顶面设有主筒排水孔，所述的主筒外活套一筒裙，所述筒裙包括水平顶面和筒状侧壁，所述筒裙水平顶面上设置筒裙排水孔，所述主筒上部的筒状侧壁上设置将所述筒裙定位在所述主筒上部的伸缩钩，在主筒上端设置一与主筒同心圆的锚环，锚环上均匀设置锚枝，所述锚枝的一端与锚环铰接，另一端通过斜撑杆与筒裙铰接，其特征在于，所述的安装设备包括安装于所述主筒内部的喷射管，所述喷射管通过主筒排水孔与上部的潜水泵相连，所述的喷射管内设换向阀和阀门，所述潜水泵与一耐压容器相邻，所述耐压容器内含倾角仪、电罗经，所述倾角仪设置在所述伞式海底吸力锚基础的筒裙和锚枝上，所述耐压容器和潜水泵周围设置框架，所述框架上端连接信号光缆。

2.按照权利要求1所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述的框架以及喷射管与所述伞式海底吸力锚基础用螺栓紧固在一起。

3.按照权利要求1或2所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述的潜水泵为两台，所述两台潜水泵各配置1台水下工作电机，所述两台潜水泵与所述框架连接。

4.按照权利要求1或2所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述喷射管直径为所述主筒排水孔直径的0.5-0.8倍。

5.按照权利要求3所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述喷射管直径为所述主筒排水孔直径的0.5-0.8倍。

6.按照权利要求1或2所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述喷射管含有4个竖向支管，所述换向阀控制水流流向喷射管的不同竖向支管，且在所述竖向支管不同深度处设置所述阀门。

7.按照权利要求5所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述喷射管含有4个竖向支管，所述换向阀控制水流流向喷射管的不同竖向支管，且在所述竖向支管不同深度处设置所述阀门。

8.按照权利要求7所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述的阀门布置在喷射管距离所述主筒顶面至0.3倍主筒直径深度范围内，所述阀门的阀口呈120°开口且指向所述主筒的筒心。

9.按照权利要求1或2所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备,其特征在于，所述信号光缆与吊索具整合为一体结构。

10.按照权利要求1-9任一项所述的伞式海底吸力锚基础的安装设备的安装方法,其特征在于，具体过程包括以下步骤：

（1）码头装船：将伞式海底吸力锚基础从码头建造场地吊放到施工船甲板上，伞式海底吸力锚基础的筒裙和锚枝处于自由下垂的状态，并将伞式海底吸力锚基础底部焊接、固定在船甲板上，伞式海底吸力锚上端用缆绳加以固定，确保海上运输的安全稳定；

（2）航行定位：伞式海底吸力锚基础装船固定工作结束之后，将施工船航至预定海域，且在施工坐标位置抛锚就位；

（3）贯入设备对接：在施工船上用浮吊将潜水泵水平吊放到伞式海底吸力锚基础顶端，将伞式海底吸力锚基础的主筒出水口的法兰与上部安装系统的进口用高强度的螺栓紧固，泵阀系统外有框架结构保护，并将耐压容器与框架相连，且与潜水泵相邻，其中在耐压容器中安装有测量伞式海底吸力锚基础倾角的倾角仪和测量方位角的电罗经，在筒裙以及锚枝上端安装倾角仪和电罗经，用于测量筒裙和锚枝的方位以及倾角，防止由于伞式海底吸力锚基础下沉不均而出现筒裙和锚枝的大变形情况；

（4）基础下水：将浮吊的吊索具分别与伞式海底吸力锚基础上两个对称的吊耳相连接，当吊索具处于拉紧状态时，施工人员将伞式海底吸力锚基础下部焊接固定结构以及上端用于固定的缆绳去除，通过浮吊将伞式海底吸力锚基础以及安装设备保持稳定垂直提升并转移到海洋预定施工点上方，缓缓地将伞式海底吸力锚基础以及安装设备下放到海床，通过电罗经测得伞式海底吸力锚基础的方位角，并确定需要调整的方向以及角度，当与设计方位相符时开始伞式海底吸力锚的沉贯；

（5）伞式海底吸力锚的贯入：伞式海底吸力锚基础的贯入主要分为自重贯入和吸力贯入两个阶段，贯入过程主要通过监测参数的反馈，随时调节浮吊两边吊索具的受力情况以及潜水泵的流量；主要需要监测的参数有两个垂直方向的倾斜角以及方位角，而伞式海底吸力锚基础从筒裙开始入土后的入泥深度则由锚枝上的倾角仪确定；

当伞式海底吸力锚基础距离海床有0.8-1.2米时，停止下放，通过施工船上的动力定位系统调整伞式海底吸力锚基础的安装位置，通过电罗经调整其方位角，确保伞式海底吸力锚基础安装精度达到要求，然后继续下放伞式海底吸力锚基础，使得其接触海床面并在自重作用下开始下沉贯入，并由倾角仪测得的吸力锚倾角情况，用浮吊实时调整伞式海底吸力锚基础的偏移，确保自重下沉的垂直度，在自重作用下伞式海底吸力锚基础下沉一定深度；在吸力锚自重沉贯结束后，通过施工船上的控制系统关闭伞式海底吸力锚基础顶端的主筒出水口，在伞式海底吸力锚基础主筒内部形成了密闭环境，贯入设备开始运转，伞式海底吸力锚开始了吸力贯入阶段，将喷射管内所有阀门打开，用两台潜水泵持续向外抽水，降低主筒内部的压力，内、外压差所产生的下贯力促使吸力锚继续下沉，这时锚枝会在斜撑杆的带动下慢慢张开，同时由倾角仪监测伞式海底吸力锚基础的倾斜状况，当贯入阶段出现不同方位的倾斜时，平行于船体方向的通过调整浮吊两边吊索具的吃紧情况，垂直于船体方向的倾斜通过船底的缆绳进行调整，若倾斜角无法调整或无法贯入时，可通过向伞式海底吸力锚基础主筒内部注水的方式，使形成主筒内部与外界的正压差，并配合浮吊使得伞式海底吸力锚基础提升一段距离，再进行沉贯；反复进行，直至伞式海底吸力锚基础贯入达到目标深度，也就是伞式海底吸力锚主筒和筒裙的顶面内侧都与海床泥面相接触为止，此时，筒裙则被伸缩钩卡住，与主筒构成整体，锚枝也已经全部张开，且锚枝上的倾角仪测得的倾角几乎水平，并与海床面紧紧相贴；若锚枝都贴紧海床，则停止潜水泵的运转；若无法实现与海床的紧密相贴，即出现“土塞”现象，则需进行步骤（6）；

（6）由施工船上的计算机系统处理并分析数据后检测出吸力锚在沉贯过程中出现“土塞”的现象，需关闭潜水泵，协调两台潜水泵的工作状态；若喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ处海床土累积偏高，则控制换向阀使得喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ管道相通，喷射管的出口Ⅲ与出口Ⅳ管道相通；并根据海床土累积的高度来开启喷射管上入泥一定深度的阀门，此时，开启潜水泵，其中与喷射管的出口Ⅰ相连的潜水泵处于向主筒内注入高压水的工作状态，这样会使得在喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ喷出的高压水在主筒内部形成近似泥浆的状态；而与喷射管的出口Ⅳ相连的潜水泵则处于抽水的状态，由喷射管的出口Ⅰ与出口Ⅱ处形成的水土混合物则由经喷射管的出口Ⅲ与出口Ⅳ排进大海；协调两台潜水泵的工作速率，并最终使得主筒和筒裙的顶面内侧都与海床泥面相接触，达到沉贯标准；

（7）贯入设备的回收：伞式海底吸力锚基础沉贯到位后，派潜水员携带扳手到水下伞式海底吸力锚基础吊耳处，拆卸防脱装置的螺栓，将吊索具从吊耳上拉拖出来，另一吊耳与吊索具也采用相同的方式摘除，后将吊索具与伞式海底吸力锚基础上部框架结构连接，拆除潜水泵与伞式海底吸力锚基础泵口处的法兰螺栓，回收伞式海底吸力锚基础安装设备，潜水员使用盲板法兰和螺栓将伞式海底吸力锚基础的泵口法兰封死，至此伞式海底吸力锚基础的安装结束。