CN111055968A - 一种可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚 - Google Patents

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闫玥
姚烨
付登锋
周泽峰
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Abstract

一种可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，包括方形锚翼和配重探杆，所述的方形锚翼和配重探杆由板锚联接套筒连接，方形锚翼上均匀布置透水孔。本发明所设计透水孔，有效改善了方形锚翼动力贯入锚的排水条件。在贯入锚的贯入过程中，不会增加下沉水阻力，与传统动力贯入锚相比不会增加施工成本；透水孔的存在使得锚体两侧的正负孔压不断平衡，同时排水路径的增多使得产生的孔隙水压力不断消散，从而受到扰动而减弱的土体强度迅速恢复，使得锚的抗拔能力大大提升。同时，由于土体强度处于相对稳定的状态，方形锚翼的安装轨迹和最终的嵌入深度较容易确定，能够避免一定程度的埋深损失。而且本发明还具有结构简单、安装便捷和重复利用高的优点。

Description

一种可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚
技术领域
本发明涉及锚固系统技术领域，尤其涉及一种可以增强在位承载力的动力贯入锚。
背景技术
近年来，随着海洋空间利用和海洋资源开发不断向深水发展，大型柔性浮式结构平台被广泛应用于海洋工程领域。在保证系泊性能的前提下，绷紧式系泊系统相对于广泛应用于浅海平台结构形式的悬链式系泊系统占用较小的海床面积，降低了安装和作业难度，逐渐成为主流的定位系泊方式。绷紧式系泊系统的系泊角(系泊缆绳与海床面)通常在30-45°之间，锚体受到较大的上拔力，对锚的抗拔性能提出了较高的要求。目前国际上较为公认的深水系泊系统主要包括吸力锚、法向承力锚、吸力嵌入式板锚、以及重力贯入锚等结构形式。与本发明有关的技术是动力贯入方形板锚。
动力贯入方形板锚结合了承受方向荷载的方形锚和鱼雷锚的优势，在海床中的运动形式包括了深水锚的全部运动行为，包括施工时先将其依靠重力从水中抛落嵌入海床内部，随后通过回收链将配重杆拔出，板锚在拖缆作用下运动(旋转及上拔)，并在海床中形成特殊的运动轨迹。初始时，重力贯入锚为竖直放置，旋转角度为0，随着拖曳过程，产生埋深损失，板锚旋转，直到板锚与锚链加载方向大致垂直时，此时板锚获得最大在位承载力。这种重力贯入锚的优点是操纵方便、成本低廉、定位准确。
但现有的动力贯入方形板锚存在许多有待深入揭示的科学问题。特别是，运动特性(包括贯入、旋转及上拔行为)对土的扰动问题。在运动过程中，板锚受压侧土体产生大量的正超孔隙水压力，受拉侧土体产生负的超孔隙水压力，超孔隙水水压力的产生和聚集，使得周围土体的有效应力大为下降，从而使得锚的抗拔能力大大减小。同时，由于土体的不排水强度的降低，板锚的安装轨迹和最终的嵌入深度很难确定，使其埋深损失无法控制，从而导致其承载能力进一步降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决动力贯入锚进入海底后的上述问题，提供一种新型的可加速土体固结的动力贯入方形板锚，使得受到贯入动力锚扰动的土体在显著提高的排水条件下快速固结，以更快的速度恢复原始强度，同时减小贯入深度的不确定性，以此提高贯入锚的在位承载性能，安装简便，重复利用率高。
本发明的技术方案是：
一种加速土体固结的可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，包括方形锚翼以及配重探杆，所述的方形锚翼固定在板锚联接套筒上，配重探杆置入板锚联接套筒内，配重探杆的顶部设置用于探入配重杆吊链的配重杆帽，所述配重探杆顶部为空心，安装有测试单元，后部为实心结构；方形锚翼设置在配重探杆的顶部，板锚联结套筒位于方形锚翼中间，之间通过焊接固定；方形锚翼与配重杆之间由剪切销连接；方形锚翼边缘设有锚眼，锚眼将系泊绳与方形锚翼联结；方形锚翼上均匀布置一组透水孔。
进一步的，所述方形锚翼的数量为两个。
进一步的，配重探杆长度是10m，直径为1.2m。
进一步的，板锚连接套筒直径为1.56m，长度为3.2m。
进一步的，方形锚翼宽度为3.2m，方形锚翼上锚眼距离贯入锚轴心的距离为1.516m，方形锚翼厚度为0.18m。
进一步的，透水孔的间距布置按照结构强度和固结特性可进行调整，形状可以采用圆形、方形、三角形及条形，条形的形状可以是规则的方形长条，也可以是弧形及曲线弧条形(本例为圆孔)。
进一步的，透水孔打孔后，需要结构强度合适的排水材料填充。
进一步的，透水孔打孔率的推荐值不能超过15％，打孔率是开孔面积与总面积比值(总面积是打孔位置所在方形锚翼的总面积)。
进一步的，透水孔打孔位置主要布置在方形锚翼上，但是如果配重探杆结构容许，也可以布置打孔，比如，如果用密砂去填充锚杆而不是采用混凝土填充锚杆时，可以在配重探杆上打孔，并用排水材料封闭开孔处，以便达到更好的在位排水性能，提高在位承载力。
本发明的优点和积极效果是：
由于透水孔所在平面与动力贯入锚贯入面垂直，不会产生下沉水阻力，不会影响贯入速度；同时不增加能量损耗，与传统动力贯入锚相比，不会增加施工成本；透水孔的存在使得锚体两侧的正孔压与负孔压不断平衡，使得有效应力处于一个较为稳定的状态，同时由于排水条件的改善使得产生的孔隙水压力迅速消散，从而使受到扰动而减弱的土体强度迅速恢复，以此提高锚的抗拔能力。并且由于土体强度相对稳定，方形锚翼安装轨迹和最终的嵌入深度较容易预判，在实际工程中具有较强的实用价值，因此具有较好的发展前景。
附图说明
图1为本发明的结构外立面俯视图；
图2为本发明的结构外立面侧视图；
图中：1、配重杆帽，2、锚眼，3、透水孔，4、方形锚翼，5、板锚联结套筒，6、配重探杆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图2，一种可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，包括配重探杆(动力贯入锚杆)6以及设置在顶部的用于探入配重杆吊链的配重杆帽1；设置在配重探杆上部包括方形锚翼4以及板锚联结套筒5，板锚联结套筒位于方形锚翼中间，之间通过焊接固定；方形锚翼边缘设有锚眼2，锚眼将系泊绳与方形锚翼联结；方形锚翼4上均匀布置一组透水孔3(本实施例为圆孔)。
本实施例的实际操作施工方式如下：
(1)将配重探杆6穿过板锚联结套筒5，用剪切销连接探杆与套筒。
(2)在配重杆帽1上连接配重杆吊链，方形锚翼的锚眼2上连上锚链。
(3)将整个动力贯入锚竖直缓缓放入水中，在距离水底土面50-100m处释放，使得锚自由下落，贯入海底。
(4)当方形动力贯入锚在自重作用下完成海床中的沉贯，在土中稳定后，通过配重杆吊链将配重探杆6回收。
(5)经过一段时间后，将方形锚翼4在锚链拖曳下旋转上拔，直到方形锚翼4达到最终的承载力状态。完成动力锚的安装。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，其特征在于，包括方形锚翼和配重探杆，所述的方形锚翼固定在板锚联接套筒上，配重探杆置入板锚联接套筒内，配重探杆的顶部设置用于探入配重杆吊链的配重杆帽，方形锚翼上布置有一组透水孔，有效改善方形锚翼动力贯入锚的排水条件。
2.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述方形锚翼的数量为四个，均匀布置在板锚联接套筒外周，方形锚翼的边缘设有锚眼。
3.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述板锚联接套筒的内径为1.56m，长度为3.2m。
4.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述配重探杆长度是10m，直径为1.2m。
5.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述方形锚翼宽度为3.2m，方形锚翼上锚眼距离贯入锚轴心的距离为1.516m，方形锚翼厚度为0.18m。
6.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的方形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述透水孔的形状采用圆形、方形、三角形及条形，条形的形状可以是规则的方形长条，也可以是弧形及曲线弧条形。
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