CN106192992A - 一种带螺纹的筒型基础及其应用 - Google Patents

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刘孟孟
练继建
丁红岩
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Abstract

本发明公开了一种带螺纹的筒型基础及其应用，包括上部钢筒、筒盖、下部钢筒、螺纹结构、第一钢梁、第二钢梁、第三钢梁、第一环形加强筋、第二环形加强筋、第三环形加强筋、第四环形加强筋和加固圆盘；该装置可实现陆上完全预制，通过调整螺纹结构的螺纹高度和螺距可实现调整所述筒型基础承载力，海上安装方式为采用配套的螺旋钻杆装置将筒型基础旋钻至海床内，避免了采用负压下沉技术或正压下沉技术时筒型基础安装倾斜的缺陷；采用旋钻安装可实时调控所述筒型基础的安装速度和安装深度，在整个施工周期内实现可控调节，具有降低建造成本和施工成本、缩短海上施工时间的特点。

Description

一种带螺纹的筒型基础及其应用
技术领域
本发明属于海洋工程领域，涉及一种带螺纹的筒型基础及其应用。
背景技术
筒型基础是一种预制的钢制结构物，在海洋工程中承担着海洋结构物的荷载并将其传递到地基当中，是海洋结构物的基础。目前筒型基础主要应用于海上风电场、海上简易石油平台和港口码头等，其结构型式主要为圆筒形或箱筒型结构，上部设有筒盖，四周为圆形或方形筒身，底部开口。若需要这种常规筒型基础提供较大的承载力时，只能采用加大筒型基础直径、高度和身厚的方式，此外，该型筒型基础在安装时需要海上负压下沉技术或正压下沉技术的辅助，由于负压和正压下沉的局限性，时常发生安装后筒型基础初始倾斜角度超过许用要求的情况，导致工期延误、安装成本升高。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种带螺纹的筒型基础及其应用，该结构具有承载性能高且可调节、安装方便、自动调平无倾斜的优点。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种带螺纹的筒型基础，包括上部钢筒、筒盖、下部钢筒、螺纹结构、第一钢梁、第二钢梁、第三钢梁、第一环形加强筋、第二环形加强筋、第三环形加强筋、第四环形加强筋和加固圆盘；所述的上部钢筒为圆台形结构，所述的筒盖设置在上部钢筒的底部，所述的下部钢筒为圆柱形结构，所述的螺纹结构设置在下部钢筒外壁，所述的加固圆盘设置在筒盖的中心；所述的第一钢梁和第一加强筋设置在下部钢筒内部，所述的第二钢梁和第二加强筋设置在上部钢筒内部，所述的第三钢梁、第三环形加强筋和第四环形加强筋设置在筒盖上，所述的第一钢梁沿下部钢筒内壁竖直均匀设置，其高度与下部钢筒的高度相等；所述的第一环形加强筋为圆环形结构，沿下部钢筒内壁在竖直方向上均匀设置，第一环形加强筋的外径与下部钢筒的内径相等，每个第一环形加强筋的直径相等；所述的第二钢梁沿上部钢筒内壁的母线方向均匀设置，其长度与上部钢筒的母线长度相等；所述的第二环形加强筋为圆环形结构，沿上部钢筒内壁在竖直方向上均匀设置，第二环形加强筋的外径与所在水平面处上部钢筒的截面内径相等；所述的第三环形加强筋沿所述筒盖的外周设置；所述的第四环形加强筋均匀设置在第三环形加强筋和加固圆盘之间，第四环形加强筋与筒盖同圆心；所述的第三钢梁沿所述的筒盖的直径方向均匀设置，将加固圆盘的外侧、第四环形加强筋和第三环形加强筋内侧相连。
而且，所述的第一钢梁、第二钢梁和第三钢梁数量相等，为3～16个；第四环形加强筋的数量为1～3个。
而且，所述的螺纹结构为钢质结构，起点为下部钢筒的底部；根据使用要求，螺纹高度为下部钢筒外壁高度的50％～100％，螺距根据实际施工时的力学要求可进行调整；螺纹结构可旋钻安装至海床内。
而且，所述的上部钢筒的顶部设置有法兰盘。
而且，所述的下部钢桶为厚度相等的钢制圆柱筒，筒身顶部与所述的筒盖相连接。
而且，所述的加固圆盘的直径为筒盖直径的20％～30％。
而且，该装置采用旋钻安装，安装过程中控制钻头旋转速度，使基础以预定速度均匀安装至海床内，安装至指定深度后移除钻井船，并在筒型基础周围抛填护底石块进行加固，完成筒身带螺纹的筒型基础结构的海上施工。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)可实现陆上完全预制，通过调整螺纹结构的螺纹高度和螺距可实现调整所述筒型基础承载力，海上安装方式为采用配套的螺旋钻杆装置将筒型基础旋钻至海床内，避免了采用负压下沉技术或正压下沉技术时筒型基础安装倾斜的缺陷；
(2)采用旋钻安装可实时调控所述筒型基础的安装速度和安装深度，在整个施工周期内实现可控调节，具有降低建造成本和施工成本、缩短海上施工时间的特点。
附图说明
图1为筒身带螺纹的筒型基础示意图。
图2为筒身带螺纹的筒型基础效果图。
图3为图1中筒盖的俯视图。
其中1为海洋工程上部结构，2为法兰盘，3为上部钢筒，4为筒盖，5为下部钢筒，6为螺纹结构，7-1为第一钢梁，7-2为第二钢梁，7-3为第三钢梁，8-1为第一环形加强筋，8-2为第二环形加强筋，8-3为第三环形加强筋，8-4为第四环形加强筋，9为加固圆盘。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述：
一种带螺纹的筒型基础，包括上部钢筒3、筒盖4、下部钢筒5、螺纹结构6、第一钢梁7-1、第二钢梁7-2、第三钢梁7-3、第一环形加强筋8-1、第二环形加强筋8-2、第三环形加强筋8-3、第四环形加强筋8-4和加固圆盘9。所述的上部钢筒为圆台形结构，上部钢筒的顶部设置有法兰盘2，法兰盘上部为海洋工程上部结构1。所述的筒盖设置在上部钢筒的底部，所述的加固圆盘设置在筒盖的中心，加固圆盘的直径为筒盖直径的30％。所述的下部钢桶为厚度相等的钢制圆柱筒，筒身顶部与所述的筒盖相连接。所述的螺纹结构设置在下部钢筒外壁，螺纹结构为钢质结构，起点为下部钢筒的底部；根据使用要求，螺纹高度与下部钢筒外壁高度相同(如图1所示)，螺距根据实际施工时的力学要求可进行调整；螺纹结构可旋钻安装至海床内。所述的第一钢梁和第一加强筋设置在下部钢筒内部，所述的第二钢梁和第二加强筋设置在上部钢筒内部，所述的第三钢梁、第三环形加强筋和第四环形加强筋设置在筒盖上；第一钢梁沿下部钢筒内壁竖直均匀设置，其高度与下部钢筒的高度相等；所述的第一环形加强筋为圆环形结构，沿下部钢筒内壁在竖直方向上均匀设置，第一环形加强筋的外径与下部钢筒的内径相等，每个第一环形加强筋的直径相等；第二钢梁沿上部钢筒内壁的母线方向均匀设置，其长度与上部钢筒的母线长度相等；第二环形加强筋为圆环形结构，沿上部钢筒内壁在竖直方向上均匀设置，第二环形加强筋的外径与所在水平面处上部钢筒的截面内径相等；第三环形加强筋沿所述筒盖的外周设置；第四环形加强筋均匀设置在第三环形加强筋和加固圆盘之间，第四环形加强筋与筒盖同圆心；第三钢梁沿所述的筒盖的直径方向均匀设置，将加固圆盘的外侧、第四环形加强筋和第三环形加强筋内侧相连；第一钢梁、第二钢梁和第三钢梁数量均为12个，第四环形加强筋的数量为1个，如图3所示。
一种带螺纹的筒型基础结构内部设有的钢梁和环形加强筋的目的在于：一方面提高筒型基础结构的整体结构强度，另一方面使整个结构从上至下具有连贯的传力路径，使筒型基础顶部所受荷载均匀传递到地基中，从而提高筒型基础结构刚度。所述一种带螺纹的筒型基础结构可以整体预制，也可以分段预制，再逐段进行焊接拼装。
该装置陆上预制完成后，由浮船坞或驳船辅助托运至预定安装地点，由吊机吊放置海床上，采用配有与该装置顶部法兰盘配套的螺旋钻杆装置的钻井船进行旋钻安装，安装过程中控制钻头旋转速度，使基础以预定速度均匀安装至海床内，安装至指定深度后移除钻井船，并在筒型基础周围抛填护底石块进行加固，完成筒身带螺纹的筒型基础结构的海上施工。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种带螺纹的筒型基础，其特征在于：包括上部钢筒、筒盖、下部钢筒、螺纹结构、第一钢梁、第二钢梁、第三钢梁、第一环形加强筋、第二环形加强筋、第三环形加强筋、第四环形加强筋和加固圆盘；所述的上部钢筒为圆台形结构，所述的筒盖设置在上部钢筒的底部，所述的下部钢筒为圆柱形结构，所述的螺纹结构设置在下部钢筒外壁，所述的加固圆盘设置在筒盖的中心；所述的第一钢梁和第一加强筋设置在下部钢筒内部，所述的第二钢梁和第二加强筋设置在上部钢筒内部，所述的第三钢梁、第三环形加强筋和第四环形加强筋设置在筒盖上，所述的第一钢梁沿下部钢筒内壁竖直均匀设置，其高度与下部钢筒的高度相等；所述的第一环形加强筋为圆环形结构，沿下部钢筒内壁在竖直方向上均匀设置，第一环形加强筋的外径与下部钢筒的内径相等，每个第一环形加强筋的直径相等；所述的第二钢梁沿上部钢筒内壁的母线方向均匀设置，其长度与上部钢筒的母线长度相等；所述的第二环形加强筋为圆环形结构，沿上部钢筒内壁在竖直方向上均匀设置，第二环形加强筋的外径与所在水平面处上部钢筒的截面内径相等；所述的第三环形加强筋沿所述筒盖的外周设置；所述的第四环形加强筋均匀设置在第三环形加强筋和加固圆盘之间，第四环形加强筋与筒盖同圆心；所述的第三钢梁沿所述的筒盖的直径方向均匀设置，将加固圆盘的外侧、第四环形加强筋和第三环形加强筋内侧相连。
2.根据权利要求1所述的一种带螺纹的筒型基础，其特征在于：所述的第一钢梁、第二钢梁和第三钢梁数量相等，为3～16个；第四环形加强筋的数量为1～3个。
3.根据权利要求1所述的一种带螺纹的筒型基础，其特征在于：所述的螺纹结构为钢质结构，起点为下部钢筒的底部；根据使用要求，螺纹高度为下部钢筒外壁高度的50％～100％，螺距根据实际施工时的力学要求可进行调整；螺纹结构可旋钻安装至海床内。
4.根据权利要求1所述的一种带螺纹的筒型基础，其特征在于：所述的上部钢筒的顶部设置有法兰盘。
5.根据权利要求1所述的一种带螺纹的筒型基础，其特征在于：所述的下部钢桶为厚度相等的钢制圆柱筒，筒身顶部与所述的筒盖相连接。
6.根据权利要求1所述的一种带螺纹的筒型基础，其特征在于：所述的加固圆盘的直径为筒盖直径的20％～30％。
7.如权利要求1～6之一所述的带螺纹的筒型基础在海洋工程中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，采用旋钻安装，安装过程中控制钻头旋转速度，使基础以预定速度均匀安装至海床内，安装至指定深度后移除钻井船，并在筒型基础周围抛填护底石块进行加固，完成筒身带螺纹的筒型基础结构的海上施工。
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