CN110241839A - 一种吸力式筒形基础 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程设备技术领域，且公开了一种吸力式筒形基础，包括筒体，所述筒体的下端设有辅助筒，所述筒体的内壁设有活动筋，所述辅助筒对应于活动筋的位置设有连接杆。内固定爪、外固定爪和底固定爪的尖端斜插入地基土体内，分散不均匀的载荷同时扩大与地基基土之间的力的作用，使的地基基土强度下降后仍旧能保持筒体的稳定，大幅度增加了该吸力式筒形基础的有效负载能力，其次，均匀分布在辅助筒底端的底固定爪具有较强的穿刺能力，提高了该吸力式筒形基础的入土能力，增强了对海底地基强度的适用能力，减少了需要潜水员人工挖掘的场景同时可对对一侧进行适当的提前松动，确保其入土速度的均匀，保证其竖直入土。

Description

一种吸力式筒形基础

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体为一种吸力式筒形基础。

背景技术

请参阅图1，吸力式筒形基础使应用于海洋建筑水下部分的固定基础，其为底端敞开上端封闭的圆筒，筒壁和桶顶设有加强筋以确保筒体强度，安装时利用潜水泵抽取桶内的液体，使筒内外形成压力差，将桶形基础压入地下。

请参阅图2，在实际使用的时候，吸力式桶形基础的主要受自身及其上部载荷带来的竖向拉拔载荷和海浪带来的水平载荷的联合作用，竖直载荷的长期的循环作用下，改变了地基土体的强度发生改变，尤其筒脚附近的基土会产生较大的剪切破坏，降低基础的负载能力，在水平载荷的作用下，筒体与载荷方向相同的一侧会被动的挤压该侧地基土体，而海浪的方向在一段时间内总是相同的，长期单向的水平载荷是使筒体发生倾斜影响地基稳定性。

在一些土质较硬的海域，往往难以实现自动贯入，此时需要潜水员通过筒体上端的人孔进入筒体内部，使用喷射搅拌设备将硬土液化或人工挖掘才能继续抽水贯入，施工较为繁琐。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种吸力式筒形基础，具备稳定性能好和刺透能力强的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种吸力式筒形基础，包括筒体，所述筒体的下端设有辅助筒，所述筒体的内壁设有活动筋，所述辅助筒对应于活动筋的位置设有连接杆，所述连接杆的下端连接有内固定爪、外固定爪、底固定爪等三个面朝三个方向的抓地爪，所述，所述连接杆和固定套套接，所述活动筋的上端设有驱动杆。

优选的，所述辅助筒的内部设有均匀分布且与连接杆和外固定爪适配的空腔，所述连接杆和外固定爪均位于辅助筒的空腔内，所述内固定爪位于朝内的一侧，所述内固定爪的上端一角较辅助筒的内侧壁突出，且内固定爪突出的一角和活动筋的垂直投影重合。

优选的，所述筒体的内壁和横向加强筋之间设有固定孔，所述筒体通过固定孔和活动筋活动连接，所述活动筋的上端活动连接有驱动杆。

优选的，所述固定套连接有T形滑块，所述固定套通过T形滑块在活动筋的限位槽内滑行，所述限位槽的顶端设有顶出面，所述顶出面的中部设有顶出面，所述固定套的中部设有与连接杆顶端的突出块适配的装配孔。

优选的，所述内固定爪、外固定爪和底固定爪的末端均折设为穿刺性能较强的尖形，所述内固定爪、外固定爪和底固定爪与连接杆的连接处均采用韧性较高不易折断的合金材料。

本发明具备以下有益效果：

1、内固定爪、外固定爪和底固定爪的尖端斜插入地基土体内，当筒体承受水平方向的载荷时，与载荷相反的一侧的内固定爪或外固定爪通过连接点对其进行牵引，避免筒体单侧受力倾斜，同时筒体的底部外周均匀的分布的内固定爪、外固定爪和底固定爪将均摊载荷，进一步降低单侧载荷的影响，当筒体承受垂直载荷的时候，尽管底部由于垂直载荷的剪切作用基土强度下降，但是底部的受力被内固定爪、外固定爪和底固定爪分散为四处，扩大与地基基土之间的力的作用，使的地基基土强度下降后仍旧能保持筒体的稳定，大幅度增加了该吸力式筒形基础的有效负载能力。

2、均匀分布在辅助筒底端的底固定爪具有较强的穿刺能力，提高了该吸力式筒形基础的入土能力，增强了对海底地基强度的适用能力，减少了需要潜水员人工挖掘的场景，另一方面，当地基基土的涂层分布不一致或有岩石或动物残骸导致一侧不容易贯入的时候，可通过活动筋适当的挤压内固定爪和底固定爪，对一侧进行适当的提前松动，再继续贯入，确保该吸力式筒形基础入土速度的均匀，保证其竖直入土。

附图说明

图1为本发明的现有结构工作原理图；

图2为本发明的现有结构的局部受力分布图；

图3为本发明结构示意图；

图4为本发明入土后的结构示意图；

图5为本发明图4中AA的截面示意图；

图6为本发明中连接杆、内固定爪、外固定爪和底固定爪的示意图；

图7为本发明中活动筋的下端示意图；

图8为本发明的局部示意图。

图中：1、筒体；2、辅助筒；3、活动筋；31、柱体；32、限位槽；33、顶出槽；34、顶出面；4、固定套；5、连接杆；6、内固定爪；7、外固定爪；8、底固定爪；9、驱动杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3-8，一种吸力式筒形基础，包括筒体1，筒体1的下端设有辅助筒2，辅助筒2为筒体1的一部分，内部设有若干空腔以容纳功能部件，筒体1的内壁设有活动筋3，辅助筒2和筒体1可发生相对滑动，辅助筒2对应于活动筋3的位置设有连接杆5，连接杆5起到驱动和限制移动的作用，连接杆5的下端连接有内固定爪6、外固定爪7、底固定爪8等三个面朝三个方向的抓地爪，筒体1挤压连接杆5，连接杆5驱动底固定爪8入土前进，定位后，连接杆5和筒体1相对固定，限制内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8避免其移动限制并起到传输力的作用，连接杆5和固定套4套接，固定套4和连接杆5可发生长度固定相对滑动，保证连接杆5移动的同时又限定连接杆5的移动，活动筋3的上端设有驱动杆9，驱动杆9与外部机械装置连接，通过驱动杆9按压活动筋3移动，驱动杆9可以是螺杆。

其中，辅助筒2的内部设有均匀分布且与连接杆5和外固定爪7适配的空腔，连接杆5和外固定爪7均位于辅助筒2的空腔内，空腔减少内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8的体积，减少入土时内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8产生的阻力，内固定爪6位于朝内的一侧，内固定爪6的上端一角较辅助筒2的内侧壁突出，且内固定爪6突出的一角和活动筋3的垂直投影重合，活动筋3通过该角按压内固定爪6驱动连接杆5、内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8整体移动，使其滑出空腔。

其中，筒体1的内壁和横向加强筋之间设有固定孔，横向加强筋的厚度较薄，避免横向加强筋成为筒体1入土阻力，横向加强筋在活动筋3处适当变形以形成固定腔，筒体1通过固定孔和活动筋3活动连接，活动筋3和固定孔之间有适当的阻力或上端有限位块，避免其自重滑落，活动筋3的上端活动连接有驱动杆9，驱动杆9连接驱动装置，使压力传递到活动筋3上端。

其中，活动筋3包括柱体31、限位槽32、顶出槽33和顶出面34，固定套4连接有T形滑块，固定套4通过T形滑块在柱体31上的限位槽32内滑行，限制固定套4的横向移动，限位槽32的顶端设有顶出面34，顶出面34的中部设有顶出面34，固定套4滑动到顶出面34上时，两端阻力消失，同时顺着顶出面34滑出，发生横向位移，固定套4的中部设有与连接杆5顶端的突出块适配的装配孔，装配孔一半位于辅助筒2侧壁内，当固定套4与顶出面34相互作用横移时，装配孔完全漏出，对连接杆5上的突出块的限制能力消失，连接杆5滑出辅助筒2。

其中，内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8的末端均折设为穿刺性能较强的尖形，本申请中设置为铁锹形的刃形，内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8与连接杆5的连接处均采用韧性较高不易折断的合金材料，连接杆5和底固定爪8处合金材料需要满足硬度要求，贯入时不会折断，内固定爪6和外固定爪7处需要满足韧性要求，折弯三十度时也不会折断。

吸力式筒形基础的工作原理：

按照要求将吸力式筒形基础定位后，抽出筒体1内液体将筒体1压入地基基土内，当贯入不平衡，一侧难以入土较高的时候，通过驱动杆9小幅度按压较高侧的活动筋3，利用底固定爪8的小幅度移动对较硬的一侧进行松动，在继续进行贯入工作，使得贯入时筒体1变成竖直，完全贯入后，使用驱动杆9中等幅度的按压活动筋3使内固定爪6从辅助筒2内滑出，此时，由于内固定爪6使的倾斜的，活动筋3和内固定爪6的相互作用使外固定爪7倾向一侧，此时，小幅提升筒体1，使外固定爪7弯曲变形，此时再使筒体1万全贯入，使内固定爪6和外固定爪7均斜插入底层地基基土内。拔除时，同时驱动杆9最大幅度按压活动筋3，使固定套4从活动筋3内滑出，连接杆5从与固定套4适配的装配孔内滑出，使连接杆5、内固定爪6、外固定爪7和底固定爪8整体脱落，保证吸力式筒形基础的正常移出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种吸力式筒形基础，包括筒体(1)，其特征在于：所述筒体(1)的下端设有辅助筒(2)，所述筒体(1)的内壁设有活动筋(3)，所述辅助筒(2)对应于活动筋(3)的位置设有连接杆(5)，所述连接杆(5)的下端连接有内固定爪(6)、外固定爪(7)、底固定爪(8)等三个面朝三个方向的抓地爪，所述，所述连接杆(5)和固定套(4)套接，所述活动筋(3)的上端设有驱动杆(9)。

2.根据权利要求1所述的一种吸力式筒形基础，其特征在于：所述辅助筒(2)的内部设有均匀分布且与连接杆(5)和外固定爪(7)适配的空腔，所述连接杆(5)和外固定爪(7)均位于辅助筒(2)的空腔内，所述内固定爪(6)位于朝内的一侧，所述内固定爪(6)的上端一角较辅助筒(2)的内侧壁突出，且内固定爪(6)突出的一角和活动筋(3)的垂直投影重合。

3.根据权利要求1所述的一种吸力式筒形基础，其特征在于：所述筒体(1)的内壁和横向加强筋之间设有固定孔，所述筒体(1)通过固定孔和活动筋(3)活动连接，所述活动筋(3)的上端活动连接有驱动杆(9)。

4.根据权利要求1所述的一种吸力式筒形基础，其特征在于：所述固定套(4)连接有T形滑块，所述固定套(4)通过T形滑块在活动筋(3)的限位槽(32)内滑行，所述限位槽(32)的顶端设有顶出面(34)，所述顶出面(34)的中部设有顶出面(34)，所述固定套(4)的中部设有与连接杆(5)顶端的突出块适配的装配孔。

5.根据权利要求1所述的一种吸力式筒形基础，其特征在于：所述内固定爪(6)、外固定爪(7)和底固定爪(8)的末端均折设为穿刺性能较强的尖形，所述内固定爪(6)、外固定爪(7)和底固定爪(8)与连接杆(5)的连接处均采用韧性较高不易折断的合金材料。