CN116607571A - 一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上风力发电机桩基维护技术领域，具体地说，涉及一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统。包括至少两个可环形分布的异形浮筒，通过两个或多个异形浮筒，以一定形式紧紧固定在海上桩基上使其成为一体，异形浮筒底部与海床持平，用于为海上桩基提供浮力和支撑力。本发明设计以服务海上风机桩基为主，适用于已建成海上风力发电风机桩基出现沉降的扰乱海洋，这些浮力可调异形浮筒能够通过平衡浮力和稳定支撑力，减小整个风机向下的压力及压强，从而达到减缓抑止海上风机桩基沉降的效果，并增强海上风机桩基的平衡稳定性；也延伸用于浅海区以桩基为支撑的海上油气平台等海上平台和相关行业，用于减缓抑止海上桩基的沉降。

Description

一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统

技术领域

本发明涉及海上风力发电机桩基维护技术领域，具体地说，涉及一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统。

背景技术

以风电产业为代表的新能源产业发展的重要性日益凸显。随着海上风电产业的发展，部分软基海底和扰乱海洋中的风机桩基出现超设计预期的沉降，严重影响海上风电项目的使用寿命，因此研发制造能够减缓抑止海上装备沉降的系统显得十分重要并日益迫切，在海上风电项目和延伸的海上油气平台等海上平台方面的市场应用前景广阔、需求将不断增加。

现在针对海上桩基减缓沉降的问题，往期处理上使用过中国海洋大学提出的填埋的方法，但是该方法带来两个问题：（1）用沙石填埋，带来一定的海洋污染问题；（2）填埋后，沉降的问题没有得到根本上的解决，桩基继续下沉。

现有技术中有如公开号为CN205213857U的实用新型专利公开的双桶夹层式可沉浮浮力筒，是应用于张力腿式专利网箱的配套装备，其特征是密闭的浮力筒采用内桶外桶双桶体系，中心为通长的钢管制的中心立柱，内桶钢板外壁沿圆周均匀焊接竖向扁铁，平面用扁铁加强条将内桶与中心立柱相接，通长的中心立柱上下端焊有连接吊耳，外桶钢板紧贴在内桶钢板外壁的竖向扁铁上，内外桶空间夹层浇灌改性环氧树脂陶粒混凝土，双桶体系顶板设置带密封盖的进/排水管及带密封盖的注/排充气球管。

现有技术中还有如公开号为CN115924013A的发明专利公开的一种半潜浮式平台的坐底基座及其安装工艺，是通过坐底基座使半潜浮式平台的立柱安装面相对平整，解决了因海床起伏，或海床上石块导致的半潜浮式平台安装不稳定的问题。其中，该半潜浮式平台的坐底基座，至少设置有三个，坐底基座包括：中部柱体，连接在中部柱体顶部的顶部甲板，以及与中部柱体底部连接、且底部敞口的中空吸力桩；其中，中部柱体内分隔有多个软舱，各软舱侧壁上均开设有通海口和通气口，吸力桩与运输船上的抽水装置连通。

然而上述方案，均没有将浮筒运用到减缓抑止海上桩基沉降的领域。同时，目前海上没有设计使用可调浮力的浮筒。当前的浮筒技术，浮筒的浮力全部是按照设定浮力制作密封、安装后均不可能调节浮力大小。鉴于此，我们提出了一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，可根据桩基沉降的重力进行以人工调节为主（通过增减异形浮筒内的水量来调节浮力大小）、以自动调节为辅（在安装初期随着异形浮筒继续沉降而使浮力自动增大）的方式，逐步自动实现“力平衡”，达到抑止桩基沉降的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，包括至少两个可环形分布的异形浮筒，通过两个或多个所述异形浮筒，以一定形式紧紧固定在海上桩基上使其成为一体，所述异形浮筒底部与海床持平，用于为海上桩基提供浮力和支撑力，支撑力也称为沉降阻力；

所述异形浮筒包括基本型号浮筒，基本型号浮筒包括：形状容积相同的两个半圆环形柱状的浮筒主体，每个浮筒主体底部坐沉海底但安装时不陷于泥沙；每个浮筒主体的内侧中间上缘位置与桩基吊耳下缘相持平，并通过上、中、下三排成对的锁具将两个半圆环形柱状的浮筒主体合围抱紧在桩基上，卡紧固定在桩基吊耳以下位置；每个浮筒主体的上部有直径1~2m的通气井，所述通气井的通气井口露出海面、且高度与风机基座套笼上缘的高度相平，并与风机基座套笼通过若干连接锁具相联固定，以便于通过通气井口及抽排水管道进行加水、排水作业；在每个浮筒主体的内部，设有一根自上而下且与通用抽水机管道口径一致的抽排水管道，抽排水管道顶端固定于通气井口内壁，在浮筒主体安装固定到位后，将抽排水管道下端沿通气井垂坠直达浮筒主体内的底部；在每个浮筒主体内的最底部安装一个水深传感器，用以监测浮筒主体内的水深，通过排水或加水产生的水深变化计算出产生的浮力大小，以达到设计的浮力值；

所述异形浮筒还可在基本型号浮筒的基础上，演变出多种变异型号浮筒，包括：变形型号，在基本型号的基础上，对浮筒主体的形状进行多种变化的变异型号浮筒；气密型号，在基本型号或变形型号的基础上，加装封闭气密结构的变异型号浮筒；延伸型号，通过多个异形浮筒的组合用于实现对海上平台的多根桩基减缓抑止沉降的变异型号浮筒。

作为本技术方案的进一步改进，所述异形浮筒的变形型号浮筒包括多种变化，可将浮筒主体变为中端直径小、下端直径大或者上端直径大、下端直径小，使得两个或多个浮筒主体拼为环状后形成梯台状或其他多种形状，其余设置均与基本型号浮筒一致。

作为本技术方案的进一步改进，所述异形浮筒的气密型号浮筒包括：在基本型号浮筒或变形型号浮筒的基础上，在每个异形浮筒顶端的通气井口加装气密井盖，在安装、排水、调试后，将所述气密井盖拧紧；使得异形浮筒成为气密浮筒，并可通过安装在气密井盖的气压表数值的变化来进行气密故障检修。

作为本技术方案的进一步改进，所述异形浮筒的延伸型号浮筒包括：若干个可合围在多根海上桩基外侧的异形浮筒，每个所述异形浮筒至少与一根海上桩基接触，每根所述海上桩基外侧安装有至少两个异形浮筒。

作为本技术方案的进一步改进，若干浮力可调的所述异形浮筒的大小，及其合围后的直径参数，可根据风机及海上桩基的总重、桩基吊耳距离海床的高度等参数来进行具体计算和设计。

本发明的目的之二在于，提供了一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统的浮力可调异形浮筒的安装方法，具体包括如下步骤：

Step1、两个或多个异形浮筒在吊装海面保持平衡时，分别用抽水机通过顶端通气井口的抽排水管道加水，实现异形浮筒稳定下沉至桩基吊耳以下位置，并与桩基吊耳进行连接固定；

Step2、两个或多个异形浮筒合围后，分别通过上、中、下六道锁具依次将相邻两个浮筒主体锁为一体，锁紧固定；将两个或多个异形浮筒的上端通气井口与风机底座套笼联接固定；

Step3、上述步骤为单桩基减缓抑止沉降系统的安装；对于延伸型号浮筒的多桩基减缓沉降系统的安装，则采取逐个对异形浮筒进行安装固定的办法进行安装。

作为本技术方案的进一步改进，上述浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统在安装完毕后，还需要进行使用和维护，具体为：

使用：按照上述方法将所有异形浮筒安装固定到位以后，按照预先设定的浮力，同时从通气井的通气井口通过抽排水管道向外抽水排出，直到达到设定浮力值，实现以人工调节为主（通过增减异形浮筒内的水量来调节浮力大小）、以自动调节为辅（在安装初期随着异形浮筒继续沉降而使浮力自动增大）的方式，逐步自动实现“力平衡”，达到抑止桩基沉降的目标；针对气密型号浮筒的系统，需要安装调试气压表并关闭异形浮筒顶端通气井口的气密井盖；

维护：定期检查异形浮筒的水下部分气密性，如出现腐蚀或破损孔需及时补漏维护；同时通过水深传感器监测每个浮筒主体内的水深，并按需及时进行补水或排水，以维持设定的平衡稳定的浮力。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.该浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统中，以服务海上风机桩基为主，尤其用于浅海区以桩基为支撑的风电项目，适用于已建成海上风力发电风机桩基出现沉降的扰乱海洋，这些浮力可调异形浮筒能够通过平衡浮力和稳定支撑力，减小整个风机向下的压力及压强，从而达到减缓抑止海上风机桩基沉降的效果，并增强海上风机桩基的平衡稳定性；也延伸用于浅海区以桩基为支撑的海上油气平台等海上平台和相关行业，用于满足以桩基为支撑的海上油气平台等海工装备防沉降的需求，用于减缓抑止海上桩基的沉降；

2.该浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统中，可根据桩基沉降的重力进行以人工调节为主（通过增减异形浮筒内的水量来调节浮力大小）、以自动调节为辅（在安装初期随着异形浮筒继续沉降而使浮力自动增大）的方式，逐步自动实现“力平衡”，达到抑止桩基沉降的目标。

附图说明

图1为本发明中示例性的基本型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的示意剖视透视图；

图2为本发明中示例性的基本型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的示意俯视图；

图3为本发明中示例性的基本型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的示意正视图；

图4为本发明中示例性的基本型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的单个异形浮筒示意剖视透视图；

图5为本发明中示例性的基本型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的实施例的单个异形浮筒示意正视图；

图6为本发明中示例性的变形型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的示意剖视透视图；

图7为本发明中示例性的变形型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的示意俯视图；

图8为本发明中示例性的变形型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的正视图；

图9为本发明中示例性的变形型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的单个异形浮筒示意剖视透视图；

图10为本发明中示例性的变形型号浮筒浮力可调异形浮筒系统的单个异形浮筒示意正视图；

图11为本发明中示例性的气密型号浮筒的实施例的通气井口的气密井盖正视示意图；

图12为本发明中示例性的气密型号浮筒的实施例的通气井口的气密井盖俯视示意图；

图13为本发明中示例性的延伸型号浮筒的实施例的示意剖视透视图。

图中：

1、海上桩基；11、桩基吊耳；

2、异形浮筒；21、浮筒主体；22、通气井；221、通气井口；23、锁具；231、第一锁具；232、第二锁具；233、第三锁具；234、第四锁具；235、第五锁具；236、第六锁具；27、水深传感器；

3、连接锁具；

4、气密井盖。

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、完整的描述，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。

实施例1

如图1-图13所示，本实施例提供了一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，包括至少两个可环形分布的异形浮筒2，通过两个或多个所述异形浮筒2，以一定形式紧紧固定在海上桩基1上使其成为一体，所述异形浮筒2底部与海床持平，用于为海上桩基1提供浮力和支撑力，支撑力也称为沉降阻力。

其中，该系统以服务海上风机桩基为主，尤其用于浅海区以桩基为支撑的风电项目，适用于已建成海上风力发电风机桩基出现沉降的扰乱海洋，这些浮力可调异形浮筒能够通过平衡浮力和稳定支撑力，减小整个风机向下的压力及压强，从而达到减缓抑止海上风机桩基的沉降，并增强海上风机桩基的平衡稳定性；也延伸用于浅海区以桩基为支撑的海上油气平台等海上平台和相关行业，用于满足以桩基为支撑的海上油气平台等海工装备防沉降的需求，用于减缓抑止海上桩基的沉降。

本实施例中，如图1-图5所示，异形浮筒2包括基本型号浮筒，基本型号浮筒包括：形状容积等相同的两个半圆环形柱状的浮筒主体21，每个浮筒主体21底部坐沉海底但安装时尽量不陷于泥沙（即安装时浮筒主体21底部与海床X1底平线基本相平）；每个浮筒主体21的内侧中间上缘位置与桩基吊耳11下缘（图中A点、B点）相持平，并通过上、中、下三排成对的锁具23（图中第一锁具231、第二锁具232、第三锁具233、第四锁具234、第五锁具235、第六锁具236）将两个半圆环形柱状的浮筒主体21合围抱紧在桩基Y（即海上桩基1）上，卡紧固定在桩基吊耳11以下位置；每个浮筒主体21的上部有直径为1米（且直径可根据实际需要进行调整）的通气井22，通气井22的通气井口221露出海面（海面以X2表示）、且高度与风机基座套笼上缘的高度（图中C点、D点）相平，并与风机基座套笼通过若干连接锁具3（图中L1、L2、L3）相联固定，以便于通过通气井口及抽排水管道进行加水、排水作业；在每个浮筒主体21的内部，设有一根自上而下且与通用抽水机管道口径一致的抽排水管道，抽排水管道顶端固定于通气井口221内壁（图中E点、F点），在浮筒主体21安装固定到位后，将抽排水管道下端沿通气井22垂坠直达浮筒主体21内的底部；在每个浮筒主体21内的最底部安装一个水深传感器27，用以监测浮筒主体21内的水深，通过排水或加水产生的水深变化计算出产生的浮力大小，以达到设计的浮力值。

其中，基本型号的异形浮筒2的计算方式为：

首先，只有在异形浮筒2内灌满水（或者灌有一定水量使得异形浮筒2整体重力大于其受到的浮力）时，异形浮筒2才会下沉至完全没入水下；同样，在异形浮筒2内部无水时，异形浮筒2会浮在水面上，此时若要使异形浮筒2才会下沉至完全没入水下则需要借助外力（上述的在异形浮筒2灌水后，水的重力也可认为是一种外力），因此无论是否灌水，异形浮筒2受到的浮力都是相等的，浮力只与异形浮筒2浸在液体中的体积和液体的密度有关，即此时：

；

；

其中，为异形浮筒2入水后受到的浮力，为异形浮筒2入水后挤出的水的重 力，为异形浮筒2入水后挤出的水的质量，为重力值，为海水的密度（），为异形浮筒2入水后挤出的水的体积；具体地，等于两个浮筒主体21及通气井22位 于水下部分的体积之和，其计算公式为：

；

式中，为浮筒主体21的体积，为浮筒主体21的外侧外半径，为浮筒主 体21的外侧内半径，为浮筒主体21的外高，为通气井22位于水下的部分体积，为通气井22的横截面面积，为通气井22从浮筒主体21顶面到水面之间的高 度差。

进一步地，在通过增减异形浮筒2内的水量来调节浮力大小时，因整体受到的浮力 较为恒定，则有：在异形浮筒2的整体重力时，异形浮筒2受到的相对浮力减小， 则异形浮筒2下沉；在异形浮筒2的整体重力时，异形浮筒2受到的浮力与自身 重力相平衡，则异形浮筒2基本保持静止漂浮在水中的状态；在异形浮筒2的整体重力时，异形浮筒2受到的相对浮力增大，则异形浮筒2上升；

其中，值得说明的是，异形浮筒2在入水后，通过调节异形浮筒2内的水量，可以使 得异形浮筒2的整体重力与浮力达到一个平衡，假设已知，则为异形浮筒2的自重 与其内水量的重力之和，为：

；

式中，为异形浮筒2的自重，在出厂时可以预先测量，则可作为已知量，为异形浮筒2内剩余水量的重力，为异形浮筒2内剩余水量的质量，假设在安 装异形浮筒2时都是预先灌满水再下沉的，则可以通过异形浮筒2的容积（设为出厂已 知）减去调节过程中抽排掉的水量之差来得到。

此外，异形浮筒2的整体重力与浮力之间的平衡点可以在将其安装到海上风机桩基上之前进行预先测试计算，再根据桩基沉降的重力（设为已知或可通过现有技术测量得到）来计算异形浮筒2在平衡点基础上所需增加的相对浮力，进而计算出异形浮筒2内还需排出的水量，从而便于进行人工调节。

其中，还需要说明的是，异形浮筒2要起到对海上风机桩基起到抑止沉降的效果， 则需要异形浮筒2在平衡点基础（即）上增加的相对浮力要无限接近（优选为大 于或等于）桩基沉降的重力，但异形浮筒2在平衡点基础上增加的相对浮力不能较桩基沉降 的重力过大，否则可能产生异形浮筒2将海上风机桩基从海底拔起的风险，异形浮筒2在平 衡点基础上增加的相对浮力也不能较桩基沉降的重力过小，否则海上风机桩基仍然缓慢沉 降，无法起到抑止沉降的效果；因此，我们通过增减异形浮筒2内的水量来调节浮力大小的 目的在于：使得异形浮筒2在平衡点基础上增加的相对浮力尽可能接近桩基沉降的重力，使 得异形浮筒2与海上风机桩基固定连接后的整体浮力与重力之间达到“力平衡”。

进一步地，异形浮筒2还可在基本型号浮筒的基础上，演变出多种变异型号浮筒，包括：变形型号，在基本型号的基础上，对浮筒主体21的形状进行多种变化的变异型号浮筒；气密型号，在基本型号或变形型号的基础上，加装封闭气密结构的变异型号浮筒；延伸型号，通过多个异形浮筒2的组合用于实现对海上平台的多根桩基减缓抑止沉降的变异型号浮筒。

其中，因变形型号中浮筒主体21的形状多变且可能为不规则形状，因此不能采用常规计算方式，但可以在出厂时使用排水法预先计算测定其浮筒主体21的体积及其内部的容积，进而其他浮力计算方式同基本型号一般。

本实施例中，如图6-图10所示，异形浮筒2的变形型号浮筒包括多种变化，可将浮筒主体21变为中端直径小、下端直径大或者上端直径大、下端直径小，使得两个或多个浮筒主体21拼为环状后形成梯台状或其他多种形状，如图中浮筒主体21；也可将浮筒主体21变为两端直径大、中间直径小或者两端直径小、中间直径大的鼓形，其余设置均与基本型号浮筒一致，用于适用于不同的海床环境。

其中，值得说明的是，变形型号浮筒可以有多种变化，图中所示仅为其中一种。

本实施例中，如图11-图12所示，异形浮筒2的气密型号浮筒包括：在基本型号浮筒或变形型号浮筒的基础上，在每个异形浮筒2顶端的通气井口221加装气密井盖4，在安装、排水、调试后，将气密井盖4拧紧；这样两个异形浮筒2成为气密浮筒，并可通过安装在气密井盖4的气压表数值的变化来进行气密故障检修。

本实施例中，如图13所示，异形浮筒2的延伸型号浮筒包括：若干个可合围在多根海上桩基1外侧的异形浮筒2，每个异形浮筒2至少与一根海上桩基1接触，每根海上桩基1外侧安装有至少两个异形浮筒2。

异形浮筒2的延伸型号浮筒是对多根桩基减缓抑止沉降的系统，适用于海上油气平台等海上平台的桩基。

此外，若干浮力可调的异形浮筒2的大小，及其合围后的直径等参数，可根据风机及海上桩基1的总重、桩基吊耳11距离海床的高度等参数来进行具体计算和设计。

本实施例还提供了一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统的浮力可调异形浮筒的安装方法，具体包括如下步骤：

Step1、两个或多个异形浮筒2在吊装海面保持平衡时，分别用抽水机通过顶端通气井口221的抽排水管道加水，实现异形浮筒2稳定下沉至桩基吊耳11以下位置，并与桩基吊耳11进行连接固定；

Step2、两个或多个异形浮筒2合围后，分别通过上、中、下六道锁具23依次将相邻两个浮筒主体21锁为一体，锁紧固定；将两个或多个异形浮筒2的上端通气井口221与风机底座套笼联接固定，方便加水、排水作业；

Step3、上述步骤为单桩基减缓抑止沉降系统的安装；对于延伸型号浮筒的多桩基减缓沉降系统的安装，则采取逐个对异形浮筒2进行安装固定的办法进行安装。

进一步地，上述浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统在安装完毕后，还需要进行使用和维护，具体为：

使用：按照上述方法将所有异形浮筒2安装固定到位以后，按照预先设定的浮力，同时从通气井22的通气井口221通过抽排水管道向外抽水排出，直到达到设定浮力值（浮筒内设定水位），实现以人工调节为主（通过增减异形浮筒内的水量来调节浮力大小）、以自动调节为辅（在安装初期随着异形浮筒继续沉降而使浮力自动增大）的方式，逐步自动实现“力平衡”，达到抑止桩基沉降的目标；针对气密型号浮筒的系统，需要安装调试气压表并关闭异形浮筒2顶端通气井口221的气密井盖4；

维护：定期检查异形浮筒2的水下部分气密性（所有型号的均需检查），如出现腐蚀或破损孔需及时补漏维护；同时通过水深传感器27监测每个浮筒主体21内的水深，并按需及时进行补水或排水，以维持设定的平衡稳定的浮力。

此外，上述浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，通过两个或多个异形浮筒2，以一定形式紧紧固定在海上桩基1上成为一体，异形浮筒2底部与海床基本持平。

该系统可稳定增加两种向上的力：一种是浮力。在异形浮筒2安装前，通过加水达到异形浮筒2重力与浮力平衡，便于异形浮筒2的入水下降；安装固定到位后，将异形浮筒2内的水抽出让异形浮筒2产生浮力（每抽出1立方水相当于产生1吨的浮力；计算时需减去两个异形浮筒2的自重），逐步达到设计浮力值；后续，还可根据监测情况以加水、排水的方式调减调增浮力。具体为：通过水深传感器27监测异形浮筒2内水深，调节异形浮筒2的浮力；首先，根据对海底底质、桩基沉降的监测数据，用异形浮筒2内的水深来调节浮力大小；再通过调节异形浮筒2内水量（水深），通过水深计算产生的浮力值，以调节达到预定浮力；然后根据对海底底质、桩基沉降的监测数据，用异形浮筒2内的水深来计算、调节浮力大小。即使在不继续排水的情况下，随着桩基连同异形浮筒2的沉降，也会带来浮力的增加（异形浮筒2上部气井柱随着沉降，新沉没于水中部分产生新增浮力；如气井柱直径为1米，则两个气井每沉没一米将新增浮力约1.57吨）。通过这种前期测算设计浮力，后续继续沉降续增浮力，逐步实现海上桩基1平台重力总和与异形浮筒2浮力、支撑力及桩柱支撑力总和相等的“力平衡”，达到抑止海上桩基1沉降的效果。

另一种是支撑力（即沉降阻力）。安装异形浮筒2以后，无论是哪种型号，均会带来沉降截面总面积的增加，从而减小了沉降的压强，增加了支撑力（沉降阻力），进而实现减缓抑止海上桩基1沉降的目标。

通过上述操作，可以看出，本方案的异形浮筒2可根据桩基沉降的重力进行以人工调节为主（通过增减异形浮筒内的水量来调节浮力大小）、以自动调节为辅（在安装初期随着异形浮筒继续沉降而使浮力自动增大）的方式，从而调节浮力大小并自动实现“力平衡”，进而达到抑止桩基沉降的目标。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤的过程可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，包括至少两个可环形分布的异形浮筒（2），通过两个或多个所述异形浮筒（2），以一定形式紧紧固定在海上桩基（1）上使其成为一体，所述异形浮筒（2）底部与海床持平，用于为海上桩基（1）提供浮力和支撑力，支撑力也称为沉降阻力；

所述异形浮筒（2）包括基本型号浮筒，基本型号浮筒包括：形状容积相同的两个半圆环形柱状的浮筒主体（21），每个浮筒主体（21）底部坐沉海底但安装时不陷于泥沙；每个浮筒主体（21）的内侧中间上缘位置与桩基吊耳（11）下缘相持平，并通过上、中、下三排成对的锁具（23）将两个半圆环形柱状的浮筒主体（21）合围抱紧在桩基上，卡紧固定在桩基吊耳（11）以下位置；每个浮筒主体（21）的上部有直径1~2m的通气井（22），所述通气井（22）的通气井口（221）露出海面、且高度与风机基座套笼上缘的高度相平，并与风机基座套笼通过若干连接锁具（3）相联固定，以便于进行加水、排水作业；在每个浮筒主体（21）的内部，设有一根自上而下且与通用抽水机管道口径一致的抽排水管道，抽排水管道顶端固定于通气井口（221）内壁，在浮筒主体（21）安装固定到位后，将抽排水管道下端沿通气井（22）垂坠直达浮筒主体（21）内的底部；在每个浮筒主体（21）内的最底部安装一个水深传感器（27），用以监测浮筒主体（21）内的水深，通过排水或加水产生的水深变化计算出产生的浮力大小，以达到设计的浮力值；

所述异形浮筒（2）还可在基本型号浮筒的基础上，演变出多种变异型号浮筒，包括：变形型号，在基本型号的基础上，对浮筒主体（21）的形状进行多种变化的变异型号浮筒；气密型号，在基本型号或变形型号的基础上，加装封闭气密结构的变异型号浮筒；延伸型号，通过多个异形浮筒（2）的组合用于实现对海上平台的多根桩基减缓抑止沉降的变异型号浮筒。

2.根据权利要求1所述的浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，所述异形浮筒（2）的变形型号浮筒包括多种变化，可将浮筒主体（21）变为中端直径小、下端直径大或者上端直径大、下端直径小，使得两个或多个浮筒主体（21）拼为环状后形成梯台状或另外的多种形状，其余设置均与基本型号浮筒一致。

3.根据权利要求2所述的浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，所述异形浮筒（2）的气密型号浮筒包括：在基本型号浮筒或变形型号浮筒的基础上，在每个异形浮筒（2）顶端的通气井口（221）加装气密井盖（4），在安装、排水、调试后，将所述气密井盖（4）拧紧；使得异形浮筒（2）成为气密浮筒，并可通过安装在气密井盖（4）的气压表数值的变化来进行气密故障检修。

4.根据权利要求3所述的浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，所述异形浮筒（2）的延伸型号浮筒包括：若干个可合围在多根海上桩基（1）外侧的异形浮筒（2），每个所述异形浮筒（2）至少与一根海上桩基（1）接触，每根所述海上桩基（1）外侧安装有至少两个异形浮筒（2）。

5.根据权利要求4所述的浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，若干浮力可调的所述异形浮筒（2）的大小，及其合围后的直径参数，可根据风机及海上桩基（1）的总重、桩基吊耳（11）距离海床的高度的参数来进行具体计算和设计。

6.根据权利要求5所述的浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，还包括浮力可调异形浮筒的安装方法，具体包括如下步骤：

Step1、两个或多个异形浮筒（2）在吊装海面保持平衡时，分别用抽水机通过顶端通气井口（221）的抽排水管道加水，实现异形浮筒（2）稳定下沉至桩基吊耳（11）以下位置，并与桩基吊耳（11）进行连接固定；

Step2、两个或多个异形浮筒（2）合围后，分别通过上、中、下六道锁具（23）依次将相邻两个浮筒主体（21）锁为一体，锁紧固定；将两个或多个异形浮筒（2）的上端通气井口（221）与风机底座套笼联接固定；

Step3、上述步骤为单桩基减缓抑止沉降系统的安装；对于延伸型号浮筒的多桩基减缓沉降系统的安装，则采取逐个对异形浮筒（2）进行安装固定的办法进行安装。

7.根据权利要求6所述的浮力可调异形浮筒减缓抑止海上桩基沉降的系统，其特征在于，该系统在安装完毕后，还需要进行使用和维护，具体为：

使用：按照上述方法将所有异形浮筒（2）安装固定到位以后，按照预先设定的浮力，同时从通气井（22）的通气井口（221）通过抽排水管道向外抽水排出，直到达到设定浮力值，实现以人工调节为主、以自动调节为辅的方式，逐步自动实现“力平衡”，达到抑止桩基沉降的目标；针对气密型号浮筒的系统，需要安装调试气压表并关闭异形浮筒（2）顶端通气井口（221）的气密井盖（4）；

维护：定期检查异形浮筒（2）的水下部分气密性，如出现腐蚀或破损孔需及时补漏维护；同时通过水深传感器（27）监测每个浮筒主体（21）内的水深，并按需及时进行补水或排水，以维持设定的平衡稳定的浮力。