CN113202448B - 一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，该结构包括：防沉板基础和双向滑动结构,双向滑动结构由固定在防沉板基础上的下层轨道、上层轨道以及连接下层轨道和上层轨道的滑靴组成，安装于下层轨道上的上层轨道可沿下层轨道滑动，上层轨道滑靴通过设置在上层轨道滑靴前后两侧的卡槽分别卡套在两根上层轨道的工字结构上翼缘处，在所述的上层轨道滑靴的顶壁上安装有管汇系统，在所述的管汇系统上安装有海底管线。通过以上结构可使得管汇在水平作用力下实现两个方向的自由滑动，消除因管线热胀冷缩变形导致的水平推力。

Description

一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构
技术领域
本发明涉及防沉板基础结构，尤其涉及一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构。
背景技术
海底防沉板基础用于支撑各种水下生产系统，如水下井口、管汇节点、管汇终端等，是深海资源开发首选的基础形式。传统的海底管汇终端是固定于海底防沉板基础之上，管汇终端连接输油管线。因石油输送温度为90℃，因此石油管线在输送石油时的工作温度为90℃，关停时石油管线会降温至海水温度4℃左右，较大的关停温差会导致石油管线的膨胀和收缩，因而会使防沉板基础受到极大的水平力和弯矩力，为了防止较大的温度应力产生管线的屈曲失稳，工程上往往允许防沉板产生一定的水平滑移，然而传统防沉板往复的水平滑移会引起过大的竖向沉降，影响上部管汇系统的运营安全。另外传统防沉板为了克服管线膨胀、收缩产生巨大的水平力和弯矩力，需要增大防沉板基础的面积来提高水平和抗倾覆承载力，导致防沉板工程造价和安装费用十分昂贵。
针对传统防沉板存在的缺点，亟需提出一种能够释放关停温差导致的管线的温度应力，又能减小基础面积的基础结构。以解决传统防沉板滑移沉降、工程造价和安装费用高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种大大减小基础面积、释放水平和弯矩荷载、消除传统防沉板往复运动产生的沉降的管汇系统双向可滑动式海底防沉板基础结构。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
本发明的一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，包括沿水平方向设置的防沉板基础，在所述的防沉板基础的顶壁上左右平行间隔的焊接有两根下层轨道，在所述的两根下层轨道上均设置有滑腔，在所述的滑腔的各个内壁上的多个孔洞中分别嵌入球形滚珠，所述的球形滚珠在对应位置的孔洞内能够滚动且每个球形滚珠部分球体凸出于孔洞设置，在所述的两根下层轨道的前后两端分别焊接有一片防脱轨挡板，形成下层轨道结构；
在所述的两根下层轨道上前后间隔连接有两根上层轨道，在两根上层轨道的左右两侧的底壁上各焊接有一个下层轨道滑靴，在两根上层轨道的左右两端分别焊接有一片防脱轨挡板，每一根上层轨道为工形结构且在工形结构顶壁中间左右通长开有一个凹槽，所述的两根上层轨道的左右两侧的上层轨道滑靴分别与两根下层轨道的滑腔前后滑动连接，在下层轨道前后两端分别焊接的防脱轨挡板；
在每一根上层轨道的凹槽内分别左右平行间隔且沿水平方向转动连接有多个滑动滚柱，上层轨道滑靴通过设置在上层轨道滑靴前后两侧的卡槽分别卡套在两根上层轨道的工字结构上翼缘处，两个卡槽能够沿工字结构的上翼缘板左右滑动，在每一个卡槽的顶壁的内壁中间开有中间槽，每一根上层轨道的多根滑动滚柱与对应设置的卡槽顶壁的中间槽能够滚动配合，在所述的上层轨道滑靴的顶壁上安装有管汇系统，在所述的管汇系统上安装有海底管线。
本发明的有益效果是：
1.本发明的防沉板基础结构包括传统的单板基础结构和板-筒复合基础两种形式，其中板-筒复合基础是在传统防沉板的基础上增加四个吸力筒结构，用于提高其水平、竖向及弯矩等承载力，由于吸力筒具有抗拔承载的特点，能够大大增加其抗倾覆能力，因此该结构可大大减小防沉板的面积。
2.双向滑动结构由固定在防沉板基础上的下层轨道、安置下层轨道上的管汇滑动轨道以及连接管汇系统与轨道的滑靴组成，安装于下层轨道上的管汇轨道可沿下层轨道滑动，管汇系统可沿上层管汇滑动轨道滑动，轨道内设置滚动钢珠作为滑动机构。通过以上结构可实现管汇在水平作用力下实现两个方向的自由滑动，消除因管线热胀冷缩变形导致的水平推力。
3.板-筒复合基础结构可大大减小防沉板的面积，更易于吊装和安装。
4.管汇系统双向可滑动装置对海管由于热胀冷缩产生的水平力具有卸荷作用，降低了管道屈曲破坏的风险。
5.可避免防沉板在海床表面滑移剪切土体导致过大沉降，有利于管汇系统的安全运营。
6.可消除因管线热胀冷缩产生的水平附加轴力、弯矩及扭力，可大大减小防沉板基础抵抗滑移和倾覆作用。
附图说明
图1是管汇系统双向可滑动式海底防沉板基础结构示意图；
图2是管汇系统双向可滑动式海底板-筒复合基础结构示意图；
图3是图1所示的结构中双向滑动轨道系统结构示意图；
图4是图1所示的结构中的下层轨道截面图；
图5是图1所示的结构中的上层轨道截面图；
图6是图1所示的结构中的上层轨道侧视剖面图；
图7是图1所示的结构中的管汇系统轨道滑靴示意图。
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。
参阅附图，本发明的一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，包括沿水平方向设置的防沉板基础1，在所述的防沉板基础1的顶壁上左右平行间隔的焊接有两根下层轨道4，在所述的两根下层轨道4上均设置有滑腔10，在所述的滑腔10的各个内壁上的多个孔洞14中分别嵌入球形滚珠9，所述的球形滚珠9在对应位置的孔洞14内能够滚动且每个球形滚珠9的部分球体凸出于孔洞14设置，在所述的两根下层轨道4的前后两端分别焊接有一片防脱轨挡板8，形成下层轨道结构；其中轨道、球形滚珠和挡板可以都为钢材料，两根下层轨道4的宽度优选的为10cm-20cm，轨道长度为2m-3m。
在所述的两根下层轨道4上前后间隔连接有两根上层轨道5，在两根上层轨道5的左右两侧的底壁上各焊接有一个下层轨道滑靴12，在两根上层轨道5的左右两端分别焊接有一片防脱轨挡板8。每一根上层轨道5为工形结构且在工字结构顶壁中间左右通长开有一个凹槽，所述的两根上层轨道5的左右两侧的上层轨道滑靴12分别与两根下层轨道4的滑腔10前后滑动连接，实现上层轨道5在下层轨道4上前后自由滑动；在下层轨道4前后两端分别焊接的防脱轨挡板8可防止上层轨道5滑出下层轨道4；两根上层轨道5的宽度为10cm-20cm，轨道长度为2m-3m。
在每一根上层轨道5的凹槽内分别左右平行间隔且沿水平方向转动连接有多根滑动滚柱11；上层轨道滑靴6通过设置在上层轨道滑靴6前后两侧的卡槽分别卡套在两根上层轨道5的工形结构上翼缘处，两个卡槽能够沿工形结构的上翼缘板13左右滑动，在每一个卡槽的顶壁的内壁中间开有中间槽，每一根上层轨道5的多根滑动滚柱11与对应设置的卡槽顶壁的中间槽能够滚动配合。卡槽可以为钢材料，在上层轨道滑靴6的顶壁上安装有管汇系统2(采用现有结构即可)，在所述的管汇系统2上安装有海底管线3；通过所述上层轨道5的多根滑动滚柱11与对应设置的卡槽顶壁的中间槽的滚动配合，实现所述上层轨道滑靴6及其上部管汇系统2和海底管线3在上层轨道内左右自由滑动；在上层轨道5左右两端安装的防脱轨挡板8可防止上层轨道滑靴6与其上部安装的管汇系统2及海底管线3滑出上层轨道5。最终形成双向可滑动式的海底防沉板基础结构。
对于板-筒复合基础，因为吸力筒7用来承担管汇系统的荷载，此时防沉板基础1仅作为连接四个筒型基础和固定滑道和管汇系统的作用，其面积按照筒型基础设计的间距确定，防沉板边长为筒型基础间距与筒型基础直径的和。减小防沉板基础1的面积，防沉板基础1底壁的四角处分别与一根沿竖直方向设置的吸力筒的顶壁固定相连，然后其他操作与制作管汇系统双向可滑动式海底防沉板基础结构的相同；吸力筒7结构的长度与直径的比值范围为3-6，具体尺寸按照实际工程承载力需求进行设计。
本结构的安装方法为在陆上整体安装好完整结构后，利用管线敷设船对其进行吊装，将其沉放至海床上，依靠其自重下沉贯入进海床内。沉放过程中保持吊索部不松驰，着床时保证海床不扰动。在使用过程中，本发明的双向滑动轨道系统结构允许管汇系统在沿管道轴线方向发生一定的位移，释放海底输油管线由于热胀冷缩等原因等对防沉板产生的水平和弯矩荷载，消除传统防沉板往复运动产生的沉降，大大提高防沉板基础的使用年限并使管汇系统的运营更为安全。板-筒结构即可通过焊接在板下的筒形基础来承担一部分本该由防沉板基础承载的荷载，从而大大减小防沉板的面积，可以减小对吊装船吊装能力的需求更为经济。

Claims (4)

1.一种海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，包括沿水平方向设置的防沉板基础(1)，其特征在于：在所述的防沉板基础的顶壁上左右平行间隔的焊接有两根下层轨道(4)，在所述的两根下层轨道上均设置有滑腔(10)，在所述的滑腔的各个内壁上的多个孔洞(14)中分别嵌入球形滚珠(9)，所述的球形滚珠在对应位置的孔洞内能够滚动且每个球形滚珠部分球体凸出于孔洞设置，在所述的两根下层轨道的前后两端分别焊接有一片防脱轨挡板(8)，形成下层轨道结构；在所述的两根下层轨道上前后间隔连接有两根上层轨道(5)，在两根上层轨道的左右两侧的底壁上各焊接有一个下层轨道滑靴(12)，在两根上层轨道的左右两端分别焊接有一片防脱轨挡板，每一根上层轨道为工形结构且在工形结构顶壁中间左右通长开有一个凹槽，所述的两根上层轨道的左右两侧的上层轨道滑靴分别与两根下层轨道的滑腔前后滑动连接，在下层轨道前后两端分别焊接的防脱轨挡板；在每一根上层轨道的凹槽内分别左右平行间隔且沿水平方向转动连接有多根滑动滚柱(11)，上层轨道滑靴(6)通过设置在上层轨道滑靴前后两侧的卡槽分别卡套在两根上层轨道的工形结构上翼缘处，两个卡槽能够沿工形结构的上翼缘板(13)左右滑动，在每一个卡槽的顶壁的内壁中间开有中间槽，每一根上层轨道的多根滑动滚柱与对应设置的卡槽顶壁的中间槽能够滚动配合，在所述的上层轨道滑靴的顶壁上安装有管汇系统(2)，在所述的管汇系统上安装有海底管线(3)。
2.根据权利要求1所述的海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，其特征在于：在所述的防沉板基础底壁的四角处分别与一根沿竖直方向设置的吸力筒的顶壁固定相连。
3.根据权利要求2所述的海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，其特征在于：所述的吸力筒的长度与直径的比值范围为3-6。
4.根据权利要求3所述的海底管汇系统双向可滑动式防沉板基础结构，其特征在于：两根下层轨道和两根上层轨道的宽度为10cm-20cm，轨道长度为2m-3m。
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