CN211690420U - 一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，包括圆桶基础与下部圆环，圆桶基础呈筒状，其外壁靠近下部设置一个具有系泊孔的凸耳，其外侧下部还设置多个间隔分布的套筒；下部圆环的外侧设置有多个分别与各套筒相匹配的导向杆，各导向杆分别穿过相对应的套筒，各导向杆上、下端与C形的连接环下端、圆桶基础外壁相固定，连接环可供桶形基础自由穿过，所述的凸耳位置与连接环缺口位置相对应。本实用新型下部圆环与圆桶基础沉贯至设计深度后，通过对锚链施加拉力使圆桶基础发生旋转与移动，下部圆环与圆桶基础发生分离、对上部圆桶基础的旋转与移动具有牵制与约束作用，有效减小了圆桶基础的埋深损失，提高了圆桶基础的抗拔承载力。

Description

一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构

技术领域

本实用新型涉及海洋浮式平台或深水网箱的锚泊技术领域，具体是一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构。

背景技术

针对海床的特殊地质条件，自1990年以来出现了一种海洋平台特殊基础形式——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。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。

目前，能利用桶形基础进行施工的锚泊基础主要包括：埋入式吸力锚(embeddedsuction anchor)与吸力贯入式平板锚(Suction embedded plate anchor)。埋入式吸力锚的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，还需对基于桶形基础的吸力贯入式锚泊基础的构型进行创新性设计，使其具有较大的抗拔承载力，且施工较为方便。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，在圆桶基础的底部设置一个圆环，贯入海床后在锚链拉力作用下圆环与桶形基础可发生一定的相对位移而伸长，伸出的圆环对上部桶形基础的旋转与移动具有牵制与约束作用，从而提高了圆桶基础的抗拔承载力。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：包括圆桶基础与下部圆环，所述的圆桶基础呈筒状，其外壁靠近下部设置一个具有系泊孔的凸耳，其外侧下部还设置多个间隔分布的套筒；所述的下部圆环的外侧设置有多个分别与各套筒相匹配的导向杆，各导向杆分别穿过相对应的套筒，各导向杆上、下端与C形的连接环下端、圆桶基础外壁相固定，连接环可供桶形基础自由穿过，所述的凸耳位置与连接环缺口位置相对应。

所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的下部圆环与圆桶基础的内径与外径分别相等，下部圆环的高度不大于圆桶基础高度的一半。

所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的导向杆直径小于套筒内径，圆桶基础外侧设置的套筒数量不少于三个；下部圆环中心到各导向杆中心距离等于圆桶基础中心到各套筒中心距离；连接环圆环内径大于圆桶基础外径。

所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的下部圆环与圆桶基础相互接触时，连接环位置不高于圆桶基础上端面。

所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的导向杆可在套筒内上下移动，导向杆上下移动的最大距离不小于圆桶基础高度的一半。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：

1、本实用新型下部圆环连接在圆桶基础的正下方，沉贯过程中其铅锤方向增加的面积即为连接环的投影面积，该面积非常小，土体对其产生的阻力非常小，可见增加下部圆环后对整个锚泊基础的沉贯阻力影响非常小，与传统圆桶基础的施工基本无区别；

2、本实用新型下部圆环与圆桶基础沉贯至设计深度后，通过对锚链施加拉力使圆桶基础发生旋转与移动，下部圆环基于导向杆在套筒内的上下移动与圆桶基础发生分离，伸出的下部圆环对上部圆桶基础的旋转与移动具有牵制与约束作用，有效减小了圆桶基础的埋深损失，提高了圆桶基础的抗拔承载力。

3、本实用新型整体结构简单、制作方便，成本较低，施工过程简单实用，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的三维结构示意图。

图4为本实用新型下部圆环的结构示意图。

图5为本实用新型圆桶基础的结构示意图。

图6为本实用新型圆桶基础与下部圆环发生位移时的示意图。

图7为本实用新型施工时在桶形基础重力下沉接触海床的示意图。

图8为本实用新型基于桶形基础贯入海床的示意图。

图9为本实用新型桶形基础移除后的姿态示意图。

图10为本实用新型的一种工作状态图。

附图标记说明：1、系泊孔；2、连接环；3、圆桶基础；4、下部圆环；5、导向杆；6、套筒；7、桶形基础；8、锚链；9、施工绳索；A、海床面。

具体实施方式

参见附图。

一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，包括圆桶基础3与下部圆环4；圆桶基础3呈筒状，其外侧中下部设置一个系泊孔1，其外侧下部还均匀设置多个套筒6；下部圆环4的外侧设置有多个与各套筒6位置相匹配的导向杆5；组装时，下部圆环4外侧的各导向杆5插入圆桶基础3外侧下部的各套筒6中，且用圆环状的连接环2焊接连接穿过套筒6的各导向杆5的上端；连接环2在系泊孔1的位置设置缺口，连接环2整体呈C形，使连接环2上下移动时不会与具有系泊孔1的凸耳发生接触。

上述提及的“外侧”、“下部”、“上下移动”等方位词，是基于所提圆桶基础施工时的姿态来确定的，如图7～图9所示。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实用新型的限制。

图1～图3给出了所提圆桶基础的结构示意图。

圆桶基础3呈筒状，其外侧中下部设置一个具有系泊孔1的凸耳，其外侧下部还均匀设置多个套筒6，套筒6呈对称分布，系泊孔1与相邻套筒6的距离相等，如图5所示。

下部圆环4外侧设置有多个与各套筒6位置相匹配的导向杆5，如图4所示。

下部圆环4外侧的各导向杆5插入圆桶基础3外侧下部的各套筒6中，且用圆环状的连接环2焊接连接透过套筒6的各导向杆5的上端；连接环2在系泊孔1的位置设置缺口，使连接环2上下移动时不会与凸耳发生接触，如图6所示。

下部圆环4与圆桶基础3的内径与外径分别相等，下部圆环4的高度不大于圆桶基础3高度的一半。

导向杆5的直径小于套筒6的内径，圆桶基础3外侧设置的套筒6的数量不少于三个；圆环状连接环2的圆环内径大于圆桶基础3的外径，使连接环2不会与圆桶基础3的外壁发生接触。

下部圆环4与圆桶基础3相互接触时，连接环2的位置不高于圆桶基础3的上端，如图3所示。

导向杆5可在套筒6内上下移动，导向杆5上下移动的最大距离不小于圆桶基础3高度的一半。

本实用新型依靠吸力式桶形基础7贯入海床，圆桶基础3内径与外径分别与桶形基础7内径与外径相等。

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与液体，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。所提圆桶基础依靠吸力式桶形基础的沉贯作用压入海床至设计深度。

各构件的强度应满足各类工况下荷载作用的需要，在恶劣工况下不会发生屈曲与失效。应力集中的部位应采取辅助措施加强设计，避免连接处产生较大的应力集中而屈曲与失效。

本实用新型的施工过程，详细描述如下：

1、组装圆桶基础；

使用辅助措施把下部圆环4与圆桶基础3临时性相连，把圆桶基础3固定连接在桶形基础7底部，锚链8的一端连接在系泊孔1上，如图7所示。

2、桶形基础依靠自重下沉接触海床；

桶形基础7上连接施工绳索9，基于施工绳索9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7所示。

通常，桶形基础7在自重作用下压入海床一定的深度，使桶形基础7底部被海床土体封住，其内部形成封闭空间，为后续的抽取空气形成负压提供必要的条件。

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，从而把桶形基础贯入至海床土体中，最终桶形基础底部的圆桶基础3被压入海床土体至设计深度，如图8所示。

下部圆环连接在圆桶基础的正下方，沉贯过程中其铅锤方向增加的面积即为连接环的投影面积，该面积非常小，土体对其产生阻力非常小，可见增加下部圆环后对整个锚泊基础沉贯阻力影响非常小，与传统圆桶基础的施工基本无区别。

4、移除桶形基础；

待圆桶基础3被压入海床至设计深度后，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，最终起吊、移除桶形基础。桶形基础移除后，仅剩圆桶基础3与下部圆环4在海床土体中，如图9所示。

5、张拉锚链使圆桶基础达到设计要求。

通过对锚链8施加拉力使圆桶基础3发生旋转与移动，锚链8的拉力沿导向杆5的轴向存在荷载分量，该轴向荷载分量使得导向杆5在套筒6内发生移动，即下部圆环与圆桶基础发生分离，直至锚链8拉力达到设计值时，施工结束。

伸出的下部圆环对上部圆桶基础的旋转与移动具有牵制与约束作用，有效减小了圆桶基础的埋深损失，提高了圆桶基础的抗拔承载力。

图10给出了本实用新型一种可能的工作状态。

各构件及连接处的强度应满足使用需求，在恶劣工况下不发生屈曲与失效。

本实用新型结构简单，制作方便，成本较低，能为海上浮动平台、海水养殖网箱等提供较大的锚泊力。

附图中仅展示了下部圆环与圆桶基础的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变下部圆环的形状、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基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，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。

本实用新型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，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：包括圆桶基础与下部圆环，所述的圆桶基础呈筒状，其外壁靠近下部设置一个具有系泊孔的凸耳，其外侧下部还设置多个间隔分布的套筒；所述的下部圆环的外侧设置有多个分别与各套筒相匹配的导向杆，各导向杆分别穿过相对应的套筒，各导向杆上、下端与C形的连接环下端、圆桶基础外壁相固定，连接环可供桶形基础自由穿过，所述的凸耳位置与连接环缺口位置相对应。

2.根据权利要求1所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的下部圆环与圆桶基础的内径与外径分别相等，下部圆环的高度不大于圆桶基础高度的一半。

3.根据权利要求1所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的导向杆直径小于套筒内径，圆桶基础外侧设置的套筒数量不少于三个；下部圆环中心到各导向杆中心距离等于圆桶基础中心到各套筒中心距离；连接环圆环内径大于圆桶基础外径。

4.根据权利要求1所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的下部圆环与圆桶基础相互接触时，连接环位置不高于圆桶基础上端面。

5.根据权利要求1所述的基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，其特征在于：所述的导向杆可在套筒内上下移动，导向杆上下移动的最大距离不小于圆桶基础高度的一半。

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