CN111021399B - 一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，包括左半壳体、右半壳体，左半壳体、右半壳体相对布置且转动安装构成筒体；筒体上开设有位于转动安装部位上方的缺口；筒体内壁靠近底部具有托住桶形基础的底托；筒体的右半壳体外壁上设有系泊孔；筒体的左半壳体高度高于右半壳体，锚泊基础贯入至海床设计深度，移除桶形基础，右半壳体旋转至最大幅度时其上端抵住左半壳体内壁上部。本发明施工时组装在桶形基础的底部外侧，其沿沉贯方向的面积非常小，阻力相对较小，贯入海床后，通过张拉锚链使左半壳体与右半壳体发生相对旋转，使沿锚链方向能兜住较大面积的海床土体，且内部能夹持较多的海床土体，从而提高了整体的抗拔承载力。

Description

一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础

技术领域

本发明涉及海洋浮式平台或深水网箱的锚泊技术领域，具体是一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础。

背景技术

桶形基础(也称吸力桩，suction pile)，其多为底端开口、顶端封闭的倒扣大直径钢制圆桶。埋入式吸力锚(embedded suction anchor)能利用桶形基础进行施工其抗拔承载力主要由圆桶四周与土体的摩擦及部分海床土体的自重产生，具体与系泊点位置、海床土体类型、沉贯深度等有关。一般地，埋入式吸力锚的表面积有限，故其与土体的摩擦力也有限；另一方面，埋入式吸力锚沿锚链垂直方向的投影面积也非常有限，故其沿锚链方向能兜住的海床土体的面积较小，海床土体的自重对锚泊力的贡献也较小。若通过增大埋入式吸力锚的长度与直径来提高其抗拔承载力，则大大增加施工难度，也是不可取的。

可见，有必要对埋入式锚泊基础进行创新性设计，使其具有较大的抗拔承载力，且施工较为方便。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其由两个圆弧形板相互铰接而成，在海床中锚链作用下两个圆弧形板可产生相对旋转，使沿锚链方向能兜住较大面积的海床土体，且内部能夹持较多的海床土体，从而提高了整体的抗拔承载力。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：包括左半壳体、右半壳体，左半壳体、右半壳体相对布置且转动安装构成筒体；

筒体上开设有位于转动安装部位上方的缺口；

筒体内壁靠近底部具有托住桶形基础的底托；

筒体的右半壳体外壁上设有系泊孔；

筒体的左半壳体高度高于右半壳体，锚泊基础贯入至海床设计深度，移除桶形基础，右半壳体旋转至最大幅度时其上端抵住左半壳体内壁上部。

所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的左半壳体、右半壳体均为与桶形基础外壁相配合的圆弧形板，左半壳体的内径、外径与右半壳体的内径、外径分别相等。

所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的左半壳体外壁上具有一对沿径向分布的转轴，右半壳体外壁上具有与转轴相配合的套筒；转轴与套筒配合部位下方的左半壳体截面、右半壳体截面均为半圆形，转轴与套筒配合部位上方的左半壳体、右半壳体上向上倾斜切割构成呈“V”形的缺口，缺口上方纵向向上延伸至筒体顶部构成开口。

所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的转轴与套筒配合部位下方的左半壳体、右半壳体高度相同，转轴与套筒配合部位上方的右半壳体高度大于筒体半径，转轴与套筒配合部位上方的左半壳体高度大于转轴与套筒配合部位上方的右半壳体高度。

所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的左半壳体、右半壳体的内壁靠近底部分别设有半环状的左底托、右底托，左底托、右底托构成托住桶形基础的底托。

所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的右半壳体外壁中下部设有纵向安装的固定板，固定板上具有系泊孔。

与现有技术相比，本发明的优点为：

1、本发明由左半壳体与右半壳体相互组装而成，施工时左半壳体与右半壳体包围在桶形基础的外侧，其沿沉贯方向的面积非常小，利用桶形基础进行沉贯施工较为方便，阻力相对较小；

2、本发明贯入海床后，通过张拉锚链使左半壳体与右半壳体发生相对旋转，使沿锚链方向能兜住较大面积的海床土体，且内部能夹持较多的海床土体，从而提高了整体的抗拔承载力。

3、本发明整体结构简单、制作方便，成本较低。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的三维示意图一。

图4为本发明的三维示意图二。

图5为本发明的右半壳体三维结构示意图。

图6为本发明的左半壳体三维结构示意图。

图7为本发明的旋转示意图。

图8为本发明依靠自重下沉接触海床结构示意图。

图9为本发明与桶形基础组装剖面详图。

图10为本发明桶形基础在负压吸力作用下贯入海床结构示意图。

图11为本发明桶形基础移除后的锚泊基础姿态示意图。

图12为本发明的一种工作状态图。

附图标记说明：1、左半壳体；2、右半壳体；3、系泊孔；4、转轴；5、套筒；6、底托；7、桶形基础；8、施工绳索；9、锚链；A、海床面。

具体实施方式

如图1-图12所示，一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，包括左半壳体1、右半壳体2；左半壳体1的下部呈半圆形形状，半圆形上端的两外侧设置一对转轴4，左半壳体1在转轴4以上的部分呈倾斜缺口状；右半壳体2的下部呈半圆形形状，半圆形上端的两外侧基于支座设置一对与转轴4相配合的套筒5，右半壳体2在套筒5以上的部分呈倾斜缺口状；右半壳体2中下部的外侧设置系泊孔3；左半壳体1的内径与外径与右半壳体2的内径与外径均分别相等；左半壳体1与右半壳体2的底端内弧面均设置有向内突出的底托6；右半壳体2在套筒5以上部分的高度大于圆弧板的半径，左半壳体1在转轴4以上部分的高度大于右半壳体2在套筒5以上部分的高度。

上述提及的“左半壳体”与“右半壳体”，仅为了区别两个圆弧板，并无特定的“左”、“右”指向，不能理解为对本发明的限制。

图1～图4给出了所提锚泊基础的效果图，锚泊基础呈对称形状。

左半壳体1的下部呈半圆形形状，半圆形上端的两外侧设置一对转轴4，左半壳体1在转轴4以上的部分呈倾斜缺口状，如图6所示。为了加强转轴4与左半壳体1的连接，在转轴4的位置处的圆弧板稍微进行扩大，相应地右半壳体2在该位置处进行缩小，以此达到相互配合，实现相互旋转。左半壳体1呈对称形状。

右半壳体2的下部呈半圆形形状，半圆形上端的两外侧基于支座设置一对与转轴4相配合的套筒5，右半壳体2在套筒5以上的部分呈倾斜缺口状，如图5所示。右半壳体2呈对称形状，转轴4与套筒5配合部位上方的左半壳体1、右半壳体2上向上倾斜切割构成呈“V”形的缺口，缺口上方纵向向上延伸至筒体5顶部构成开口。

右半壳体2基于套筒5组装、套入左半壳体1的转轴4后，左半壳体1与右半壳体2的上部可发生相对旋转，旋转至最大幅度时右半壳体2的上端可接触、抵住左半壳体1的上端内侧，如图7所示。

左半壳体1与右半壳体2的下部均呈半圆形形状，相互组合后，左半壳体1与右半壳体2的下部组成完整的圆形，如图3与图4所示。施工时该完整的圆形套在桶形基础7的底部外侧，接触紧密、稳定性高，便于沉贯施工。

右半壳体2中下部的外侧设置系泊孔3，锚链9系泊在系泊孔3上。系泊孔3的高度小于转轴4的高度，故通过锚链9张拉右半壳体2时，锚链拉力的作用点与作用方向相对于转轴4属于偏心方向，锚链拉力迫使左半壳体1与右半壳体2发生相对旋转。

所提锚泊基础使用桶形基础7进行施工，左半壳体1与右半壳体2的内径略大于桶形基础7的外径；左半壳体1与右半壳体2底端底托6的上端面呈水平状，底托6呈圆环形分布，底托6的内径与桶形基础7的内径相等。施工时锚泊基础与桶形基础7的组装如图8与图9所示。

所提锚泊基础施工时，锚链9系泊在系泊孔3上，桶形基础7轴向下端压在左半壳体1与右半壳体2底端的底托6上，依靠桶形基础7把锚泊基础贯入至海床设计深度，然后移除桶形基础7，再通过对锚链9施加拉力使左半壳体1与右半壳体2发生相对旋转，直至施加的拉力达到设计值时，完成锚泊基础的施工。

所提锚泊基础的施工方法详细如下：

(1)、组装锚泊基础：

把锚泊基础套入桶形基础7的底部外侧，使桶形基础7的轴向下端压在左半壳体1与右半壳体2底端的底托6上，锚链9系泊在系泊孔3上。

需采用一些辅助措施与构件来实现锚泊基础与桶形基础之间的后续可解脱的固定与连接，该部分构件过于复杂而未在附图中体现，但现有公知技术可现实该操作，此处不再详细描述。

桶形基础也称吸力桩(suction pile)，为底端开口、顶端封闭的倒扣大直径钢制圆桶，安装时，首先在预定海域依靠桶体自重使其部分插入土中以形成密闭空间，然后抽出桶内和土体之间的气体或液体，从而使桶体内外形成压力差，逐步压入至海床内预定深度完成安装。

(2)、桶形基础依靠自重下沉接触海床：

基于施工绳索8起吊桶形基础7，使其进入海水中并处于铅锤状态，逐渐下放桶形基础7，使其在自重作用下下沉接触海床并压入海床一定深度，如图8所示。

(3)、抽取负压使桶形基础贯入海床至设计深度：

桶形基础7的顶部设置有进出水(气)阀，把连接管与进出水(气)阀固定相连，通过连接管抽出桶形基础内部的空气，形成内外压力差，从而把桶形基础7贯入至海床土体中，最终桶形基础底部锚泊基础被压入海床土体至设计深度，如图10所示。

所提的锚泊基础由左半壳体与右半壳体相互组装而成，施工时左半壳体与右半壳体包围在桶形基础的外侧，其沿沉贯方向的面积非常小，利用桶形基础进行沉贯施工较为方便，阻力相对较小。

(4)、移除桶形基础：

待锚泊基础被压入海床至设计深度后，松开锚泊基础与桶形基础7的连接，通过连接管对桶形基础7内部充气，使桶形基础7逐渐上浮，锚泊基础脱离桶形基础7，最终起吊、移除桶形基础。桶形基础移除后，仅剩锚泊基础在海床土体中，如图11所示。

(5)、张拉锚链使锚泊基础达到设计要求：

通过对锚链9施加拉力使左半壳体1与右半壳体2发生相对旋转，直至施加的拉力达到设计值时，完成锚泊基础的施工，如图12所示。

所提的锚泊基础贯入海床后，通过张拉锚链使左半壳体与右半壳体发生相对旋转，使沿锚链方向能兜住较大面积的海床土体，且内部能夹持较多的海床土体，从而提高了整体的抗拔承载力。

所提锚泊基础结构简单、制作方便，成本较低。

上述提及的“下部”、“上端”、“外侧”、“水平”等方位词，是基于所提锚泊基础施工时的姿态来确定的。施工时所提锚泊基础固定、连接在桶形基础的底部，且处于铅锤状态逐步贯入海床中，如图8与图10所示。在此姿态下，“底部”即为沿铅锤线方向的最下方。说明书中其它地方所提的方位词也按此姿态推定得到。上述方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者构件必须具有特定的方位、构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

附图中仅展示了左半壳体与右半壳体的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变左半壳体与右半壳体的形状、相互的连接方式，或增设其它辅助构件，形成其他相关类型的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：包括左半壳体、右半壳体，左半壳体、右半壳体相对布置且转动安装构成筒体；

筒体上开设有位于转动安装部位上方的缺口；

筒体内壁靠近底部具有托住桶形基础的底托；

筒体的右半壳体外壁上设有系泊孔；

筒体的左半壳体高度高于右半壳体，锚泊基础贯入至海床设计深度，移除桶形基础，右半壳体旋转至最大幅度时其上端抵住左半壳体内壁上部。

2.根据权利要求1所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的左半壳体、右半壳体均为与桶形基础外壁相配合的圆弧形板，左半壳体的内径、外径与右半壳体的内径、外径分别相等。

3.根据权利要求1所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的左半壳体外壁上具有一对沿径向分布的转轴，右半壳体外壁上具有与转轴相配合的套筒；转轴与套筒配合部位下方的左半壳体截面、右半壳体截面均为半圆形，转轴与套筒配合部位上方的左半壳体、右半壳体上向上倾斜切割构成呈“V”形的缺口，缺口上方纵向向上延伸至筒体顶部构成开口。

4.根据权利要求3所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的转轴与套筒配合部位下方的左半壳体、右半壳体高度相同，转轴与套筒配合部位上方的右半壳体高度大于筒体半径，转轴与套筒配合部位上方的左半壳体高度大于转轴与套筒配合部位上方的右半壳体高度。

5.根据权利要求1所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：所述的左半壳体、右半壳体的内壁靠近底部分别设有半环状的左底托、右底托，左底托、右底托构成托住桶形基础的底托。

6.根据权利要求1所述的可发生旋转的吸力贯入式锚泊基础，其特征在于：

所述的右半壳体外壁中下部设有纵向安装的固定板，固定板上具有系泊孔。

Images