CN116356876B - 一种基于屈曲防治装置的吸力基础及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于屈曲防治装置的吸力基础及施工方法，屈曲防治装置的屈曲防治组件包括浮力环、加强环和多个液压伸缩结构，浮力环和加强环套设于吸力基础，浮力环的气体腔室充气时能够带动加强环沿吸力基础的轴向向上移动、放气时能够与加强环一起沿吸力基础的轴向向下移动；多个液压伸缩结构沿吸力基础的周向间隔布置，液压伸缩结构的一端与加强环连接，另一端与吸力基础滑动连接以能够随加强环一起上下移动，加强环通过液压伸缩结构的伸长或收缩而向吸力基础提供压力或拉力以对吸力基础发生屈曲位置进行矫正。本发明所公开的吸力基础及施工方法解决了现有吸力基础安装过程中易发生屈曲和鼠洞破坏、施工难度大等问题。

Description

一种基于屈曲防治装置的吸力基础及施工方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种基于屈曲防治装置的吸力基础及施工方法。

背景技术

随着我国“碳中和”目标的提出，能源结构组成中，新能源的占比开始逐年增加，海上风电作为一种资源总量大、可持续利用的绿色清洁能源正在被广泛利用，然而近海海上风电装机总量已渐趋于饱和，对深远海的海上风电开发势在必行。

在已经安装30m-50m深的海域，多足式吸力基础作为固定式基础的一种，得到了广泛应用。随着海上风电的深海化，吸力基础的使用频率急剧增加，吸力基础发生屈曲的问题开始逐渐被重视。一方面常规的吸力基础建造方式短时间内仍存在一定的弊端，导致在安装前吸力基础就因发生屈曲而出现不圆区域；另一方面，风电装机容量的增加，吸力基础的设计尺寸增大，且设计的吸力基础壁厚太薄等多方面原因都会导致吸力基础在施工安装过程中发生屈曲，从而使吸力基础发生整体破坏，进而导致整体安装失败。现有解决方式出于多方面考虑，对吸力基础内部焊接多个分隔板或在外壁焊接多个加强结构，分隔板、加强结构既增加了吸力基础沉贯的难度，又容易在吸力基础沉贯时切割周围土体，这会造成吸力基础在施工安装过程中发生鼠洞破坏（沿吸力基础内壁和外壁形成多条连通的海水渗流通道，导致吸力基础内将不能形成负压而沉贯失败），而且，即便设置了分隔板或加强结构，也难以避免吸力基础发生屈曲，且当吸力基础发生屈曲后没有合理有效的方式进行矫正。

因此，在吸力基础施工安装前以及施工安装过程中，采用安全、高效的吸力基础屈曲防治措施，降低鼠洞破坏风险，是发展深远海海上风电迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，用以解决现有吸力基础施工安装过程中易发生屈曲和鼠洞破坏、施工难度大等技术问题中的至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，所述吸力基础为顶端封闭、底端开口的桶体结构，所述屈曲防治装置用于对所述吸力基础发生屈曲的部位矫正而辅助所述吸力基础沉贯至海床泥线以下；所述屈曲防治装置包括若干屈曲防治组件，所述屈曲防治组件包括浮力环、加强环和多个液压伸缩结构，所述浮力环和所述加强环套设于吸力基础，所述浮力环内设有可充放气的气体腔室，所述气体腔室充气时能够带动所述加强环沿所述吸力基础的轴向向上移动，所述气体腔室放气时能够与所述加强环一起沿所述吸力基础的轴向向下移动；多个所述液压伸缩结构沿所述吸力基础的周向间隔布置，所述液压伸缩结构的一端与所述加强环连接，另一端与所述吸力基础滑动连接以能够随所述加强环一起上下移动，所述加强环通过所述液压伸缩结构的伸长或收缩而向所述吸力基础提供压力或拉力以对所述吸力基础发生屈曲位置进行矫正。

本发明所提供的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础还具有以下附加技术特征：

所述吸力基础的外侧连接有导向滑轨，所述导向滑轨沿所述吸力基础的轴向方向延伸，所述液压伸缩结构与所述导向滑轨滑动连接，所述导向滑轨与所述液压伸缩结构限位配合以限制所述液压伸缩结构沿所述吸力基础的周向移动，所述导向滑轨通过所述液压伸缩结构与所述加强环的限位配合限制所述加强环相对于所述吸力基础发生转动。

所述液压伸缩结构包括能够伸缩的液压伸缩件以及分别连接在所述液压伸缩件两端的第一连接块和第二连接块，所述加强环内侧设有截面呈T型的第一限位卡槽，所述第一连接块被限定于所述限位卡槽内，所述第二连接块设有截面呈T型的第二限位卡槽，所述导向滑轨的截面为工字型结构，所述导向滑轨与所述第二限位卡槽滑动连接。

所述加强环由多个弧形结构体依次首尾连接构成，所述弧形结构体的两端分别设有至少一个连接孔，相邻两个所述弧形结构体通过销钉与所述连接孔的配合而实现可拆卸连接。

所述浮力环在所述加强环的下方向上承托所述加强环，所述浮力环包括设有所述气体腔室的环形本体，所述环形本体设有与所述气体腔室连通的压力调节孔，所述压力调节孔连接有压力调节软管，所述压力调节软管用于与外部压力控制设备连接。

所述加强环的外侧沿周向间隔设有多个系绳拉环。

此外，本发明还提供了一种吸力基础施工方法，用于将如前所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础沉贯至海床泥线以下，施工方法包括：

施工前准备过程，预先在吸力基础外套装屈曲防治装置，若吸力基础未发生屈曲，则执行吸力基础自重沉贯过程；若吸力基础发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础发生屈曲的部位进行矫正；

吸力基础自重沉贯过程，将吸力基础放置在定位平台导向孔，通过吊装，让吸力基础在自身重力作用下保持垂直沉贯入泥，在自重沉贯过程中，若吸力基础发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础发生屈曲的部位进行矫正，矫正后，吸力基础继续垂直入泥一定深度时停止自重沉贯；

吸力基础负压沉贯过程，通过抽吸泵对吸力基础内部水体进行抽吸，在抽出部分水体后，吸力基础内部压力降低，吸力基础开始负压沉贯，在负压沉贯过程中，若吸力基础发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础发生屈曲的部位进行矫正，矫正后，吸力基础继续沉贯直至全部沉贯至泥线以下时停止负压沉贯，完成吸力基础负压沉贯过程；

屈曲防治装置回收过程，吸力基础全部入泥至泥线以下后，此时，屈曲防治装置脱离吸力基础，可通过拉绳将屈曲防治装置提升至水面并回收。

进一步地，在施工前准备过程中，吸力基础套装自下至上排布的第一屈曲防治组件、第二屈曲防治组件、第三屈曲防治组件和第四屈曲防治组件，第一屈曲防治组件包含第一加强环、第一浮力环和第一液压伸缩结构，第二屈曲防治组件包含第二加强环、第二浮力环和第二液压伸缩结构，第三屈曲防治组件包含第三加强环、第三浮力环和第三液压伸缩结构，第四屈曲防治组件包含第四加强环、第四浮力环和第四液压伸缩结构；若吸力基础发生屈曲,根据发生屈曲的位置执行以下过程S1或执行以下过程S2：

S1，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的上方，首先，将第一加强环布置于吸力基础底端，第三加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第二浮力环的气体腔室充气以带动第二加强环上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环的气体腔室放气以使第四加强环下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第三液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正；

S2，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的下方，首先，第四加强环布置于吸力基础顶端，第二加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第一浮力环的气体腔室充气以带动第一加强环上移至与第二屈曲防治组件接触的位置，并使第三浮力环的气体腔室放气以使第三加强环下移至与第二屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第二液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正。

进一步地，在吸力基础自重沉贯过程或在吸力基础负压沉贯过程中，判定吸力基础位于泥线上方的部分是否发生屈曲，若吸力基础发生屈曲，确定发生屈曲的位置，暂停沉贯过程并根据发生屈曲的位置执行以下屈曲位置矫正过程S3或执行以下屈曲位置矫正过程S4，其中：S3，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的上方，首先，将第一加强环保持于与泥线贴合的位置处，第三加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第二浮力环的气体腔室充气以带动第二加强环上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环的气体腔室放气以使第四加强环下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第三液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正；S4，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的下方，首先，第四加强环保持于吸力基础顶端，第二加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第一浮力环的气体腔室充气以带动第一加强环上移至与第二屈曲防治组件接触的位置，并使第三浮力环的气体腔室放气以使第三加强环下移至与第二屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第二液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正。

进一步地，在施工前准备过程、吸力基础自重沉贯过程、吸力基础负压沉贯过程中，第一浮力环、第二浮力环、第三浮力环、第四浮力环的充气和放气均由压力控制器控制。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术效果至少为以下几点：

1.本发明所提供的吸力基础，基于屈曲防治装置沉贯，屈曲防治装置包括若干屈曲防治组件，屈曲防治组件包括浮力环、加强环和多个液压伸缩结构，浮力环和加强环套装在吸力基础上，液压伸缩结构将吸力基础和加强环连接。一方面，当吸力基础发生屈曲变形的趋势时，加强环通过液压伸缩结构对吸力基础产生压力或拉力而抵抗吸力基础发生屈曲变形，起到加强吸力基础结构强度和抗屈曲能力的作用；另一方面，在施工前和施工安装过程中一旦吸力基础发生屈曲变形，即可随时通过屈曲防治组件移动至发生屈曲的位置，并通过液压伸缩结构的伸长或收缩而向吸力基础提供压力或拉力以对吸力基础发生屈曲位置进行矫正，实现吸力基础沉贯前和沉贯过程中的动态屈曲防治，保证吸力基础的圆度，提升吸力基础安装过程中的顺畅性以及成功安装的概率，保证吸力基础施工安装完成后具有高强度、高承载力以及高抗屈曲能力。

2.吸力基础侧壁向内屈曲时，通过液压伸缩结构的收缩，使得一端拉动加强环向内收缩，另一端通过导向滑轨拉动吸力基础向外扩张，对吸力基础屈曲位置施加一个外拉力，进而对屈曲部位实现矫正；当吸力基础侧壁向外屈曲时，通过液压伸缩结构的伸长，使得一端推动加强环向外扩张，另一端通过导向滑轨推动吸力基础向内收缩，对吸力基础屈曲位置施加一个内推力，进而对屈曲部位实现矫正。通过液压伸缩结构的伸长或收缩而向吸力基础提供压力或拉力以对吸力基础发生屈曲位置进行矫正，结构简单，操控方便，易于实现。

3.加强环沿吸力基础上下移动的实现方式简单可靠，只需要通过浮力环内的气体腔室充放气，以调整浮力环内部压力的大小，即可驱使加强环上升、悬停或下降。在吸力基础沉贯过程中，加强环可在浮力环的带动下始终位于海床泥线以上，不会随着吸力基础进入到海床泥线以下，避免了屈曲防治装置对吸力基础的沉贯产生阻力，不会影响到吸力基础的安装，也避免了屈曲防治装置对吸力基础周围土体产生切割而造成土体的破坏，大幅降低了施工过程中出现鼠洞破坏的风险，施工过程更加安全、高效；通过屈曲防治组件对吸力基础屈曲矫正，避免了在吸力基础内侧或外侧焊接分隔板或加强结构，使吸力基础的结构更加简单。

4.滑动套装在吸力基础外侧的屈曲防治装置，在吸力基础安装完成后，可分批进行回收。具体实施时，可通过调整浮力环内压力，使浮力环带动加强环沿着吸力基础外侧壁向上移动，当所有加强环和浮力仓上升至吸力基础顶端后，随着吸力基础的全部入泥，屈曲防治组件并被依次顶出，即可将屈曲防治装置回收，屈曲防治装置回收重复利用，不会造成浪费。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中所提供的吸力基础和屈曲防治装置所形成的组件的结构示意图；

图2为本发明中所提供的吸力基础和屈曲防治装置所形成的组件的剖视图；

图3为图2中A处结构的局部放大图；

图4为本发明中所提供的屈曲防治装置组件的结构示意图；

图5为本发明中所提供的吸力基础的弧形结构体的结构示意图；

图6为图5中B处结构的局部放大图；

图7为图5中C处结构的局部放大图；

图8为本发明中所提供的液压伸缩结构的结构示意图；

图9为本发明中所提供的吸力基础在屈曲沉贯过程中的状态示意图一；

图10为本发明中所提供的吸力基础在屈曲沉贯过程中的状态示意图二；

图11为本发明中所提供的吸力基础在屈曲沉贯过程中的状态示意图三；

图12为本发明中所提供的吸力基础在屈曲沉贯过程中的状态示意图四；

图13为本发明中所提供的吸力基础在屈曲沉贯过程中的状态示意图五。

附图标记说明：

1吸力基础，11导向滑轨；

2屈曲防治组件，21浮力环，211环形本体，212压力调节软管，22加强环，221第一限位卡槽，222弧形结构体，2221连接孔，223系绳拉环，23液压伸缩结构，231液压伸缩件，232第一连接块，233第二连接块，2331第二限位卡槽；

31第一加强环，32第一浮力环；

41第二加强环，42第二浮力环；

51第三加强环，52第三浮力环；

61第四加强环，62第四浮力环；

7泥线。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1至图8所示，本发明所提供的一种基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，吸力基础1为顶端封闭、底端开口的桶体结构，屈曲防治装置用于对吸力基础1发生屈曲的部位矫正而辅助吸力基础1沉贯至海床泥线以下；屈曲防治装置包括若干屈曲防治组件2，屈曲防治组件2包括浮力环21、加强环22和多个液压伸缩结构23，浮力环21和加强环22套设于吸力基础1，浮力环21内设有可充放气的气体腔室，气体腔室充气时能够带动加强环22沿吸力基础1的轴向向上移动，气体腔室放气时能够与加强环22一起沿吸力基础1的轴向向下移动；多个液压伸缩结构23沿吸力基础1的周向间隔布置，液压伸缩结构23的一端与加强环22连接，另一端与吸力基础1滑动连接以能够随加强环22一起上下移动，加强环22通过液压伸缩结构23的伸长或收缩而向吸力基础1提供压力或拉力以对吸力基础1发生屈曲位置进行矫正。

本领域技术人员能够理解的是，本发明所提供的吸力基础1，基于屈曲防治装置沉贯，屈曲防治装置包括若干屈曲防治组件2，屈曲防治组件2包括浮力环21、加强环22和多个液压伸缩结构23，浮力环21和加强环22套装在吸力基础1上，液压伸缩结构23将吸力基础1和加强环22连接。一方面，当吸力基础1发生屈曲变形的趋势时，加强环22通过液压伸缩结构23对吸力基础1产生压力或拉力而抵抗吸力基础1发生屈曲变形，起到加强吸力基础1结构强度和抗屈曲能力的作用；另一方面，在施工前和施工安装过程中一旦吸力基础1发生屈曲变形，即可随时通过屈曲防治组件2移动至发生屈曲的位置，并通过液压伸缩结构23的伸长或收缩而向吸力基础1提供压力或拉力以对吸力基础1发生屈曲位置进行矫正，实现吸力基础1沉贯前和沉贯过程中的动态屈曲防治，保证吸力基础1的圆度，提升吸力基础1安装过程中的顺畅性以及成功安装的概率，保证吸力基础1施工安装完成后具有高强度、高承载力以及高抗屈曲能力。

其次，吸力基础1侧壁向内屈曲时，通过液压伸缩结构23的收缩，使得一端拉动加强环22向内收缩，在加强环22的反作用力下，另一端通过导向滑轨11拉动吸力基础1向外扩张，即对吸力基础1屈曲位置施加一个外拉力，进而对屈曲部位实现矫正；当吸力基础1侧壁向外屈曲时，通过液压伸缩结构23的伸长，使得一端推动加强环22向外扩张，在加强环22的反作用力下，另一端通过导向滑轨11推动吸力基础1向内收缩，即对吸力基础1屈曲位置施加一个内推力，进而对屈曲部位实现矫正。通过液压伸缩结构23的伸长或收缩而向吸力基础1提供压力或拉力以对吸力基础1发生屈曲位置进行矫正，结构简单，操控方便，易于实现。

而且，加强环22沿吸力基础1上下移动的实现方式简单可靠，即只需要通过浮力环21内的气体腔室充放气，以调整浮力环21内部压力的大小，即可驱使加强环22上升、悬停或下降。在吸力基础1沉贯过程中，加强环22可在浮力环21的带动下始终位于海床泥线以上，不会随着吸力基础1进入到海床泥线以下，避免了屈曲防治装置对吸力基础1的沉贯产生阻力，不会影响到吸力基础1的安装，也避免了屈曲防治装置对吸力基础1周围土体产生切割而造成土体的破坏，大幅降低了施工过程中出现鼠洞破坏的风险，施工过程更加安全、高效；通过屈曲防治组件2对吸力基础1屈曲矫正，避免了在吸力基础1内侧或外侧焊接分隔板或加强结构，使吸力基础1的结构更加简单。

此外，滑动套装在吸力基础1外侧的屈曲防治装置，在吸力基础1安装完成后，可进行回收。具体实施时，可通过调整浮力环21内压力，使浮力环21带动加强环22沿着吸力基础1外侧壁向上移动，当所有加强环22和浮力环21上升至吸力基础1顶端后，随着吸力基础1的全部入泥，屈曲防治组件2被依次顶出，即可将屈曲防治装置回收，屈曲防治装置回收重复利用，不会造成浪费。

图1中示意性地绘示了吸力基础1上通过套装四个屈曲防治组件2的实施例，该实施例不能对本发明造成限定，在合适的方式中，吸力基础1还可以通过其他数量的屈曲防治组件2辅助施工，例如，3个、5个等等。图2中示意性地绘示了吸力基础1和加强环22之间通过四个液压伸缩结构23实现连接的实施例，该实施例不能对本发明造成限定，在合适的方式中，吸力基础1和加强环22还可以通过其他数量的液压伸缩结构23连接，例如6个、8个等。

作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，吸力基础1的外侧连接有导向滑轨11，导向滑轨11沿吸力基础1的轴向方向延伸，液压伸缩结构23与导向滑轨11滑动连接，导向滑轨11与液压伸缩结构23限位配合以限制液压伸缩结构23沿吸力基础1的周向移动，导向滑轨11通过液压伸缩结构23与加强环22的限位配合限制加强环22相对于吸力基础1发生转动。

本领域技术人员能够理解的是，导向滑轨11的设置，为液压伸缩结构23与吸力基础1的滑动连接提供支持，也为液压伸缩结构23的上下移动提供导向，提高液压伸缩结构23上下移动的顺畅性，同时，也实现了对液压伸缩结构23的限位，避免液压伸缩结构23沿吸力基础1周向发生偏移。液压伸缩结构23与加强环22的限位配合避免了加强环22发生转动。具体实施时，导向滑轨11可以焊接在吸力基础1的外侧壁上。

关于液压伸缩结构23的具体结构，如图3、图6和图8所示，液压伸缩结构23包括能够伸缩的液压伸缩件231以及分别连接在液压伸缩件231两端的第一连接块232和第二连接块233，加强环22内侧设有截面呈T型的第一限位卡槽221，第一连接块232被限定于限位卡槽内，第二连接块233设有截面呈T型的第二限位卡槽2331，导向滑轨11的截面为工字型结构，导向滑轨11与第二限位卡槽2331滑动连接。例如，可以使液压伸缩件231包括缸筒和活塞，其通过液压方式实现伸缩，第一连接块232可以与活塞外端连接，第二连接块233可以与缸筒端部连接。T型的第一限位卡槽221与第一连接块232限位配合可靠，防止第一连接块232从加强环22脱出。T型的第二限位卡槽2331与工字型结构的导向滑轨11配合，既实现了液压伸缩结构23与导向滑轨11的滑动连接，又实现了导向滑轨11对液压伸缩结构23的限位。具体实施时，导向滑轨11的与吸力基础1连接的一侧可以为弧形面，使得导向滑轨11与吸力基础1的外表面更加适配，连接强度更高。

作为本发明的一种优选实施方式，如图2、图5和图7所示，可以使加强环22由多个弧形结构体222依次首尾连接构成，弧形结构体222的两端分别设有至少一个连接孔2221，相邻两个弧形结构体222通过销钉与连接孔2221的配合而实现可拆卸连接。弧形结构体222的圆弧角度不作限定，可以为90°、60°等等，以弧形结构体的圆弧角度为90°为例，则加强环22由4个弧形结构体222拼接而成，以弧形结构体的圆弧角度为60°为例，则加强环22由6个弧形结构体拼接而成。

本领域技术人员能够理解的是，作为海上风电等海上结构的重要结构基础，吸力基础1尺寸巨大，加强环22的整环结构加工难度较大，因此，通过加工多个弧形结构体222拼装组成加强环22的方式，有助于降低加工难度，而且，加强环22的整环结构难以直接吊装至吸力基础1，因此，可以通过弧形结构体222在吸力基础1外周拼装成加强环22，也降低了加强环22与吸力基础1的安装难度。优选地，弧形结构体222端部形状可以为外凸半圆和内凹半圆的组合，连接孔2221分别开设在外凸半圆和内凹半圆的中间位置，有助于提升相邻两个弧形结构体222的连接可靠性。

本发明对同一屈曲防治组件2的加强环22和浮力环21在吸力基础1上的位置关系不作限定，只需要通过浮力环21的充放气带来的压力变化能够实现加强环22的上升、悬停或下降即可，在优选的实施例中，可以使浮力环21布置在加强环22的下侧，使得浮力环21在加强环22的下方向上承托加强环22。浮力环21充气上升而托举加强环22一起上移，浮力环21放气时向下移动，则加强环22可在重力作用下随浮力环21一起下移。

关于浮力环21的具体结构，在优选的实施例中，如图4所示，浮力环21包括设有气体腔室的环形本体211，环形本体211设有与气体腔室连通的压力调节孔，压力调节孔连接有压力调节软管212，压力调节软管212用于与外部压力控制设备连接。具体实施时，外部压力控制设备可以为压力控制器，压力控制器可随着吸力基础1沉贯深度的增加，通过压力调节软管212控制浮力环21内气体腔室的气压大小，使浮力环21提供的浮力大于、等于或小于加强环22的自重，进而实现加强环22的上升、悬停或下降。

作为本发明的一种优选实施方式，如图3、图5和图6所示，加强环22的外侧沿周向间隔设有多个系绳拉环223。系绳拉环223可以用于栓系拉绳，在吸力基础1沉贯结束后，通过提升拉绳对加强环22进行回收；另外，系绳拉环223作为一个备用结构，在屈曲防治装置因为吸力基础1屈曲而被卡住时，安装人员可以通过提升拉绳来带动加强环22上升，解决屈曲防治装置卡住的问题。

本发明还提供了一种吸力基础施工方法，参考图9至图13所示，用于将如前所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础沉贯至海床泥线以下，施工方法包括：施工前准备过程、吸力基础自重沉贯过程、吸力基础负压沉贯过程、屈曲防治装置回收过程，其中：

施工前准备过程，预先在吸力基础1外套装屈曲防治装置（吸力基础1外套装屈曲防治装置后的状态参考图1所示），若吸力基础1未发生屈曲，则执行吸力基础1自重沉贯过程；若吸力基础1发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础1发生屈曲的部位进行矫正；

吸力基础自重沉贯过程，参考图9和图10所示，将吸力基础1放置在定位平台导向孔（定位平台为海面上搭建的施工平台，施工平台设置竖直延伸的导向孔，使吸力基础沿导向孔垂直下降），通过吊装，让吸力基础1在自身重力作用下保持垂直沉贯入泥，在自重沉贯过程中，若吸力基础1发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础1发生屈曲的部位进行矫正，矫正后，吸力基础1继续垂直入泥一定深度时停止自重沉贯；

吸力基础负压沉贯过程，参考图11和图12所示，通过抽吸泵对吸力基础1内部水体进行抽吸，在抽出部分水体后，吸力基础1内部压力降低，吸力基础1开始负压沉贯，在负压沉贯过程中，若吸力基础1发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础1发生屈曲的部位进行矫正，矫正后，吸力基础1继续沉贯直至全部沉贯至泥线以下时停止负压沉贯，完成吸力基础1负压沉贯过程；

屈曲防治装置回收过程，吸力基础1全部入泥至泥线以下后，此时，屈曲防治装置脱离吸力基础1，可通过拉绳将屈曲防治装置提升至水面并回收。

进一步地，在施工前准备过程中，在吸力基础1套装自下至上排布的第一屈曲防治组件、第二屈曲防治组件、第三屈曲防治组件和第四屈曲防治组件，第一屈曲防治组件包含第一加强环31、第一浮力环32和第一液压伸缩结构，第二屈曲防治组件包含第二加强环41、第二浮力环42和第二液压伸缩结构，第三屈曲防治组件包含第三加强环51、第三浮力环52和第三液压伸缩结构，第四屈曲防治组件包含第四加强环61、第四浮力环62和液压伸缩结构；若吸力基础1发生屈曲,根据发生屈曲的位置执行以下过程S1或执行以下过程S2：

S1，若屈曲位置位于吸力基础1高度中点的上方，首先，将第一加强环31布置于吸力基础1底端，第三加强环51布置于吸力基础1发生屈曲的位置，使第二浮力环42的气体腔室充气以带动第二加强环41上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环62的气体腔室放气以使第四加强环61下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第三液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础1发生屈曲的位置实现矫正（吸力基础1侧壁向内屈曲时，通过屈曲位置对应的液压伸缩结构的收缩，对吸力基础1屈曲位置施加一个外拉力，进而对屈曲部位实现矫正；当吸力基础1侧壁向外屈曲时，通过屈曲位置对应的液压伸缩结构的伸长，对吸力基础1屈曲位置施加一个内推力，进而对屈曲部位实现矫正）；优选地，在矫正完成后，可使第三加强环51的位置保持不变，第四浮力环62的气体腔室充气以带动第四加强环61上移至吸力基础1顶端，第二浮力环42的气体腔室放气以使第二加强环41下移至第三加强环51和第一加强环31的中间位置。

S2，若屈曲位置位于吸力基础1高度中点的下方，首先，第四加强环61布置于吸力基础1顶端，第二加强环41布置于吸力基础1发生屈曲的位置，使第一浮力环32的气体腔室充气以带动第一加强环31上移至与第二屈曲防治组件接触的位置，并使第三浮力环52的气体腔室放气以使第三加强环51下移至与第二屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第二液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础1发生屈曲的位置实现矫正；优选地，在矫正完成后，第二加强环41的位置保持不变，第一浮力环32的气体腔室放气以使第一加强环31下移至吸力基础1底端，第三浮力环52的气体腔室充气以带动第三加强环51上移至第二加强环41和第四加强环61的中间位置。

进一步地，在吸力基础1自重沉贯过程或在吸力基础负压沉贯过程中，判定吸力基础1位于泥线7上方的部分是否发生屈曲，若吸力基础1发生屈曲，确定发生屈曲的位置，暂停沉贯过程并根据发生屈曲的位置执行以下屈曲位置矫正过程S3或执行以下屈曲位置矫正过程S4，其中：

S3，若屈曲位置位于吸力基础1高度中点（吸力基础1整体高度中点，具体判定屈曲位置与吸力基础1高度中点的位置关系，可根据预先记录的吸力基础1自重入泥深度、当前入泥深度以及吸力基础总高度等进行计算）的上方，首先，将第一加强环31保持于与泥线7贴合的位置处，第三加强环51布置于吸力基础1发生屈曲的位置，使第二浮力环42的气体腔室充气以带动第二加强环41上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环62的气体腔室放气以使第四加强环61下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第三液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础1发生屈曲的位置实现矫正，在矫正完成后，使吸力基础1继续沉贯，此时，第一加强环31依然随着吸力基础1的沉贯保持于与泥线7贴合的位置处，第三加强环51的位置保持不变，可以使第四浮力环62的气体腔室充气以带动第四加强环61上移至吸力基础1顶端，第二加强环41在第二浮力环42的作用下始终位于第三加强环51和第一加强环31的中间位置，当屈曲位置沉贯入泥线7以下后，使第二加强环41和第三加强环51分别在第二浮力环42和第三浮力环52的作用下始终位于第一加强环31和第四加强环61之间的等分位置处。

S4，若屈曲位置位于吸力基础1高度中点（吸力基础1整体高度中点，具体判定屈曲位置与吸力基础1高度中点的位置关系，可根据预先记录的吸力基础1自重入泥深度、当前入泥深度以及吸力基础总高度等进行计算）的下方，首先，第四加强环61保持于吸力基础1顶端，第二加强环41布置于吸力基础1发生屈曲的位置，使第一浮力环32的气体腔室充气以带动第一加强环31上移至与第二屈曲防治组件接触的位置，并使第三浮力环52的气体腔室放气以使第三加强环51下移至与第二屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第二液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础1发生屈曲的位置实现矫正，在矫正完成后，使吸力基础1继续沉贯，此时，第一加强环31随着吸力基础1的沉贯保持于与泥线7贴合的位置处，第二加强环41的位置保持不变，第三浮力环52的气体腔室充气以带动第三加强环51上移至第二加强环41和第四加强环61的中间位置，当屈曲位置沉贯入泥线7以下时，使第二加强环41和第三加强环51分别在第二浮力环42和第三浮力环52的作用下始终位于第一加强环31和第四加强环61之间的等分位置处。

在优选的方式中，在吸力基础1自重沉贯过程或在吸力基础负压沉贯过程中，若吸力基础1未发生屈曲，可以使第一加强环31随着吸力基础1的沉贯始终保持在泥线7上方并与泥线7贴合的位置处，第四加强环61保持在吸力基础1的顶端，第二加强环41和第三加强环51自下至上位于第一加强环31和第四加强环61之间的等分位置处。

关于屈曲防治装置回收过程：参考图13所示，吸力基础1全部入泥至泥线7以下后，此时，第一屈曲防治组件、第二屈曲防治组件、第三屈曲防治组件、第四屈曲防治组件均脱离吸力基础1，可通过拉绳将第一屈曲防治组件、第二屈曲防治组件、第三屈曲防治组件、第四屈曲防治组件提升至水面并回收。具体地，可通过在加强环的系绳拉环栓系拉绳，并通过提升拉绳将各个屈曲防止组件拉到水面上并回收。

在本施工方法中，由于现有常规的吸力基础在安装前吸力基础容易因发生屈曲而出现不圆区域，因此，本发明在施工前准备过程中，可以判定吸力基础1是否发生屈曲以及发生屈曲的位置，若吸力基础1未发生屈曲，则第一加强环31、第二加强环41、第三加强环51、第四加强环61可沿吸力基础1的高度方向等间距布置后执行吸力基础自重沉贯过程，具体地，第一加强环31和第四加强环61分别在第一浮力环32、第四浮力环62的作用下位于吸力基础1的底端和顶端，第二加强环41和第三加强环51分别在第二浮力环42和第三浮力环52的作用下位于第一加强环31和第四加强环61之间的等分位置处，保证了各个加强环在吸力基础1高度方向上的均匀分布，多方位限制吸力基础1发生屈曲，使吸力基础1受力相对均衡，沉贯时不易发生屈曲。同理，在吸力基础1自重沉贯和负压沉贯过程中，若吸力基础1未发生屈曲变形，则第一加强环31在第一浮力环32的作用下位于吸力基础1位于泥线7上方的部分的底端并与泥线7贴合，第四加强环61在第四浮力环62的作用下位于吸力基础1的顶端，第二加强环41和第三加强环51分别在第二浮力环42和第三浮力环52的作用下位于第一加强环31和第四加强环61之间的等分位置处，同样保证了各个加强环在吸力基础1高度方向上的均匀分布，多方位限制吸力基础1发生屈曲，使吸力基础1受力相对均衡，沉贯时不易发生屈曲。

此外，在对吸力基础1发生屈曲的位置矫正时，通过三个屈曲防治组件在上下方向并拢布置后，将三者中位于中间的屈曲防止组件的液压伸缩结构伸长或收缩而对吸力基础1发生屈曲位置进行矫正，而上下两侧的加强环所在位置不仅为中间屈曲防止组件的液压伸缩结构的伸缩长度提供参照对象，而且，上下两侧的加强环在屈曲位置的上下两侧对吸力基础1限位和加强，避免中间的液压伸缩结构在对相应的屈曲位置矫正过程中造成与该屈曲位置相邻的位置被影响而发生屈曲。以施工前准备过程中，位于吸力基础1高度中点的上方发生屈曲为例，在保持第三加强环51位于屈曲位置的状态下，使第二浮力环42的气体腔室充气以带动第二加强环41上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环62的气体腔室放气以使第四加强环61下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，第二屈曲防治组件、第三屈曲防治组件、第四屈曲防治组件在上下方向并拢布置，第四屈曲防治组件的第四加强环61和第二屈曲防治组件屈曲防治组件的第二加强环41分别在第三屈曲防治组件的上下两侧为第三液压伸缩结构的伸缩长度提供参照对象，而且，第四屈曲防治组件和第二屈曲防治组件在屈曲位置的上下两侧对吸力基础1限位和加强，避免第三液压伸缩结构在对相应的屈曲位置矫正过程中造成与该屈曲位置相邻的位置被影响而发生屈曲。

再者，在对吸力基础1发生屈曲的位置矫正后，使与屈曲位置相对应的加强环仍保持在该位置，能够在矫正后的吸力基础1继续沉贯时，保证该处被矫正的位置的强度和抗屈曲能力，避免该处再次发生屈曲变形，而与该加强环一侧并拢的其中一个加强环复位至吸力基础1端部，另一侧并拢的加强环移至位于其两侧加强环的中间位置，该中间位置为沉贯时受弯矩最大的位置，因此，在该处布置一个加强环，能够提升该处的抗屈曲能力。以施工前准备过程中的位于吸力基础1高度中点的上方发生屈曲的位置为例，在该位置被矫正完成后，第三加强环51的位置保持不变，能够在吸力基础1继续沉贯时，保证该处被矫正的位置的强度和抗屈曲能力，避免该处再次发生屈曲变形；而第四浮力环62的气体腔室充气以带动第四加强环61上移至吸力基础1顶端，第二浮力环42的气体腔室放气以使第二加强环41下移至第三加强环51和第一加强环31的中间位置，第三加强环51和第一加强环31的中间位置为沉贯时受弯矩最大的位置，因此，在该处布置第二加强环41，能够提升该处的抗屈曲能力。

进一步地，施工前准备过程、吸力基础自重沉贯过程、吸力基础负压沉贯过程中存在的第一浮力环32、第二浮力环42、第三浮力环52、第四浮力环62的充气和放气均由压力控制器控制。具体地，压力控制器可随着吸力基础沉贯深度的增加，通过压力调节软管控制第一浮力环32、第二浮力环42、第三浮力环52、第四浮力环62内气体腔室的气压大小，使第一浮力环32、第二浮力环42、第三浮力环52、第四浮力环62分别提供的浮力大于、等于或小于第一加强环31、第二加强环41、第三加强环51、第四加强环61的自重，进而实现第一加强环31、第二加强环41、第三加强环51、第四加强环61的上升、悬停或下降。

本发明所保护的技术方案，并不局限于上述实施例，应当指出，任意一个实施例的技术方案与其他一个或多个实施例中技术方案的结合，在本发明的保护范围内。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，所述吸力基础为顶端封闭、底端开口的桶体结构，其特征在于，所述屈曲防治装置用于对所述吸力基础发生屈曲的部位矫正而辅助所述吸力基础沉贯至海床泥线以下；

所述屈曲防治装置包括若干屈曲防治组件，所述屈曲防治组件包括浮力环、加强环和多个液压伸缩结构，所述浮力环和所述加强环套设于吸力基础，所述浮力环内设有可充放气的气体腔室，所述气体腔室充气时能够带动所述加强环沿所述吸力基础的轴向向上移动，所述气体腔室放气时能够与所述加强环一起沿所述吸力基础的轴向向下移动；

多个所述液压伸缩结构沿所述吸力基础的周向间隔布置，所述液压伸缩结构的一端与所述加强环连接，另一端与所述吸力基础滑动连接以能够随所述加强环一起上下移动，所述加强环通过所述液压伸缩结构的伸长或收缩而向所述吸力基础提供压力或拉力以对所述吸力基础发生屈曲位置进行矫正。

2.根据权利要求1所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，其特征在于，所述吸力基础的外侧连接有导向滑轨，所述导向滑轨沿所述吸力基础的轴向方向延伸，所述液压伸缩结构与所述导向滑轨滑动连接，所述导向滑轨与所述液压伸缩结构限位配合以限制所述液压伸缩结构沿所述吸力基础的周向移动，所述导向滑轨通过所述液压伸缩结构与所述加强环的限位配合限制所述加强环相对于所述吸力基础发生转动。

3.根据权利要求2所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，其特征在于，所述液压伸缩结构包括能够伸缩的液压伸缩件以及分别连接在所述液压伸缩件两端的第一连接块和第二连接块，所述加强环内侧设有截面呈T型的第一限位卡槽，所述第一连接块被限定于所述限位卡槽内，所述第二连接块设有截面呈T型的第二限位卡槽，所述导向滑轨的截面为工字型结构，所述导向滑轨与所述第二限位卡槽滑动连接。

4.根据权利要求1所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，其特征在于，所述加强环由多个弧形结构体依次首尾连接构成，所述弧形结构体的两端分别设有至少一个连接孔，相邻两个所述弧形结构体通过销钉与所述连接孔的配合而实现可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，其特征在于，所述浮力环在所述加强环的下方向上承托所述加强环，所述浮力环包括设有所述气体腔室的环形本体，所述环形本体设有与所述气体腔室连通的压力调节孔，所述压力调节孔连接有压力调节软管，所述压力调节软管用于与外部压力控制设备连接。

6.根据权利要求1所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础，其特征在于，所述加强环的外侧沿周向间隔设有多个系绳拉环。

7.一种吸力基础施工方法，用于将如权利要求1-6任一项所述的基于屈曲防治装置负压沉贯的吸力基础沉贯至海床泥线以下，其特征在于，所述施工方法包括：

施工前准备过程，预先在吸力基础外套装屈曲防治装置，若吸力基础未发生屈曲，则执行吸力基础自重沉贯过程；若吸力基础发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础发生屈曲的部位进行矫正；

吸力基础自重沉贯过程，将吸力基础放置在定位平台导向孔，通过吊装，让吸力基础在自身重力作用下保持垂直沉贯入泥，在自重沉贯过程中，若吸力基础发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础发生屈曲的部位进行矫正，矫正后，吸力基础继续垂直入泥一定深度时停止自重沉贯；

吸力基础负压沉贯过程，通过抽吸泵对吸力基础内部水体进行抽吸，在抽出部分水体后，吸力基础内部压力降低，吸力基础开始负压沉贯，在负压沉贯过程中，若吸力基础发生屈曲，则通过屈曲防治装置对吸力基础发生屈曲的部位进行矫正，矫正后，吸力基础继续沉贯直至全部沉贯至泥线以下时停止负压沉贯，完成吸力基础负压沉贯过程；

屈曲防治装置回收过程，吸力基础全部入泥至泥线以下后，此时，屈曲防治装置脱离吸力基础，通过拉绳将屈曲防治装置提升至水面并回收。

8.根据权利要求7所述的吸力基础施工方法，其特征在于，在施工前准备过程中，吸力基础套装自下至上排布的第一屈曲防治组件、第二屈曲防治组件、第三屈曲防治组件和第四屈曲防治组件，第一屈曲防治组件包含第一加强环、第一浮力环和第一液压伸缩结构，第二屈曲防治组件包含第二加强环、第二浮力环和第二液压伸缩结构，第三屈曲防治组件包含第三加强环、第三浮力环和第三液压伸缩结构，第四屈曲防治组件包含第四加强环、第四浮力环和第四液压伸缩结构；若吸力基础发生屈曲,根据发生屈曲的位置执行以下过程S1或执行以下过程S2：

S1，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的上方，首先，将第一加强环布置于吸力基础底端，第三加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第二浮力环的气体腔室充气以带动第二加强环上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环的气体腔室放气以使第四加强环下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第三液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正；

S2，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的下方，首先，第四加强环布置于吸力基础顶端，第二加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第一浮力环的气体腔室充气以带动第一加强环上移至与第二屈曲防治组件接触的位置，并使第三浮力环的气体腔室放气以使第三加强环下移至与第二屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第二液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正。

9.根据权利要求8所述的吸力基础施工方法，其特征在于，在吸力基础自重沉贯过程或在吸力基础负压沉贯过程中，判定吸力基础位于泥线上方的部分是否发生屈曲，若吸力基础发生屈曲，确定发生屈曲的位置，暂停沉贯过程并根据发生屈曲的位置执行以下屈曲位置矫正过程S3或执行以下屈曲位置矫正过程S4，其中：S3，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的上方，首先，将第一加强环保持于与泥线贴合的位置处，第三加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第二浮力环的气体腔室充气以带动第二加强环上移至与第三屈曲防治组件接触的位置，并使第四浮力环的气体腔室放气以使第四加强环下移至与第三屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第三液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正；S4，若屈曲位置位于吸力基础高度中点的下方，首先，第四加强环保持于吸力基础顶端，第二加强环布置于吸力基础发生屈曲的位置，使第一浮力环的气体腔室充气以带动第一加强环上移至与第二屈曲防治组件接触的位置，并使第三浮力环的气体腔室放气以使第三加强环下移至与第二屈曲防治组件接触的位置，此时，通过第二液压伸缩结构的伸长或缩短对吸力基础发生屈曲的位置实现矫正。

10.根据权利要求9所述的吸力基础施工方法，其特征在于，在施工前准备过程、吸力基础自重沉贯过程、吸力基础负压沉贯过程中，第一浮力环、第二浮力环、第三浮力环、第四浮力环的充气和放气均由压力控制器控制。