CN213773445U - 短结构压载型吸力桩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了短结构压载型吸力桩，包括吸力桩和压载舱，所述吸力桩设置在压载舱底端，所述压载舱上设置有通海口，所述通海口设置在压载舱上部侧壁，所述压载舱的上底面上设置有注入管和抽水管，所述注入管的下端口设置在压载舱内，所述注入管的上端口设置在压载舱外，所述抽水管的下端口设置在吸力桩内，所述抽水管的上端口设置在压载舱外。该吸力桩通过提高压载来提高吸力桩的抗拔承载力，以使压载型吸力桩可以抵御恶劣工况环境。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压载型吸力桩，尤其涉及一种短结构压载型吸力桩，属于海洋工程装备领域。
背景技术
随着1994年大型导管架平台Europipe16/11E的成功运营，吸力桩技术被大家所接受。同摩擦桩相比，吸力桩安装方便灵活，有着独特的优势，但吸力桩也有自身的缺点，主要集中在吸力桩自身摩擦面积较小，其承载力要小于摩擦桩，另外吸力桩在安装时的负压随着时间的增加会逐渐消散，负压产生的抗拔力不能计入吸力桩工况。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是通过增加压载的方式，提高吸力桩的抗拔承载力，且提供增加负压手段，以使压载型吸力桩可以抗衡恶劣工况环境。
为了解决上述技术问题，本方案的短结构压载型吸力桩，包括吸力桩和压载舱，所述吸力桩设置在压载舱底端，所述压载舱上设置有通海口，所述通海口设置在压载舱上部侧壁，所述压载舱的上底面上设置有注入管和抽水管，所述注入管的下端口设置在压载舱内，所述注入管的上端口设置在压载舱外，所述抽水管的下端口设置在吸力桩内，所述抽水管的上端口设置在压载舱外。
上述技术方案的中，所述压载舱纵向设置有2～4个分舱室，所述分舱室均设置有通海口和注入管。
上述技术方案的中，所述注入管和抽水管的上端口均连接有软延长管，所述软延长管的上部固定在浮球上。
上述技术方案的中，所述吸力桩直径小于压载舱直径，所述吸力桩内壁设置有纵向加强筋。
上述技术方案的中，所述压载舱上底面上设置有吊耳。
上述技术方案的中，所述注入管的下端口设置在压载舱顶部，所述抽水管的下端口设置在吸力桩顶部。
上述技术方案的中，所述压载舱上底面上设置有吊耳，还包括浮体，所述浮体轴向上设置有管型通道，所述管型通道的位置与压载舱上吊耳位置相对应，所述管型通道上方设置有固定支架，所述管型通道内设置有系泊缆，所述系泊缆上端连接在固定支架上，所述系泊缆下端连接在压载舱上吊耳上。
上述技术方案的中，所述注入管和抽水管的上端口均连接有软延长管，所述软延长管的上部固定在浮体上。
本方案的短结构压载型吸力桩可通过灌注压载的方式增加吸力桩的抗拔相关的承载力，并且吸力桩的抽水管通过软延长管延伸，能够在恶劣工况到来之前，检查吸力桩的负压，可根据实际情况增加负压以提高吸力桩的抗拔承载力。更加适用于深水海域。
附图说明
图1为短结构压载型吸力桩整体结构示意图。
图2为压载舱分舱结构横向剖视图。
图3为短结构压载型吸力桩使用状态图。
图4为带浮球和软延长管的短结构压载型吸力桩使用状态图。
图5为带浮体和软延长管的短结构压载型吸力桩使用状态图。
图6为短结构压载型吸力桩安装流程图。
图7为带浮球和软延长管的短结构压载型吸力桩安装流程图。
图8为带浮体和软延长管的短结构压载型吸力桩安装流程图。
其中图6至8的流程图顺序为从左至右，先上后下的顺序步骤。
具体实施方式
下面结合图1至8对本方案的短结构压载型吸力桩具体方案进行说明。
参见图1至3，短结构压载型吸力桩第一种实施方式，其结构主要包括下部的吸力桩1和上部的压载舱2。吸力桩1为圆柱型结构形式，其底部敞开，上端封闭，其内部加强筋自上而下布置，不能设置环向加强筋。压载舱2为圆柱型结构形式，压载舱的底部即为吸力桩的顶部，压载舱2顶部封闭，压载舱2纵向设有分舱室21，至少分2个分舱室，一般分4个分舱室，对称等分为佳，通过轴向隔板隔离形成。在每个分舱室的舱壁上部均设置有通海口3，通海口3平时用木塞塞住，安装时再将木塞取出。在压载舱的顶面周边均匀分布有吊耳6，最少设置3个，一般设置4个。在吸力桩的顶部，布置有一个抽水管5，抽水管5穿过压载舱2，上端口位于压载舱的顶部外侧，下端口与上端口贯通。在每个分舱室的顶部内侧，布置有注入管4，注入管4穿过压载舱的顶部舱壁，上端口位于压载舱顶部外侧。上述结构组成了短结构形式压载型吸力桩的主体部分。
参见图6，对于主体部分的安装方法如下所述：
1.由拖轮借助吊耳6将短结构压载型吸力桩拖运至现场海域。
2.将吊绳一端与吊耳6相连，每个吊耳6配一根吊绳，然后在上方汇集，用船用吊机吊起，保证吸力桩主体竖直。
3.先期用软管分别接上抽水管5和注入管4的上端口，软管另一头放置在船上。
4.拔取通海口3上的木塞，通过注入管4，向压载舱2内注满海水，注入的海水面直至通海口3下边缘，有必要的话，在注入完海水后，可以先注入部分固体压载，固体压载一般用铁矿砂，通过这个办法可以增加桩的自重，以便于安装。
5.在船用吊机的辅助下，吸力桩主体吊至海底，并且在重力的作用下，吸力桩1向下插入海床部分深度。
6.在船上通过泵将吸力桩1内抽出负压，吸力桩1在负压的作用下安装到位；
7.通过连接注入管的软管，向压载舱2内打入压载，完成后在水面抛弃连接抽水管5与注入管4的软管以及吊绳。
至此，短结构形式压载型吸力桩安装完成。
上述短结构形式压载型吸力桩，对比目前使用的吸力桩，多了压载，相当于增加了数倍的吸力桩自重，而吸力桩一般承受的是拉力或斜向上拉力，该短结构形式压载型吸力桩显然能够明显增加吸力桩的承载力。吸力桩在安装之初有负压，负压还将产生相当大的抗拔力，但随着时间的推移，负压将逐渐消散，如果要重新维护，需要重新将吸力桩内的水抽取，而对于现在的吸力桩与该短结构形式压载型吸力桩都是比较困难的，这需要派水下机器人寻找到原有的抽水口，但水下的环境多变，存在冲刷淤积，腐蚀等不可控情况，这个时候，带延长管的短结构压载型吸力桩的优势就体现出来。
参见图4，短结构压载型吸力桩第二种实施方式，是指在第一种实施方式的短结构压载型吸力桩上，将软延长管7与抽水管5和注入管4的上端口保持连接，然后软延长管7在上方汇集捆绑，并且将其与浮球8相连。在实际使用中，软延长管的另一头，随浮球8悬浮在水中，受环境影响较小，当需要抽取负压时，只需找到浮球8上软延长管的上端口即可，注意将浮球的颜色用橘红色等明显颜色以便于二次寻找，并且浮球8需在水面以下足够深，以避免阻塞航道。
对于第二种实施方式的短结构压载型吸力桩的安装方法如下所述：
1.由拖轮借助吊耳6将短结构压载型吸力桩拖运至现场海域。
2.将吊绳一端与吊耳6相连，每个吊耳6配备一根吊绳，然后在上方汇集，用船用吊机吊起，保证吸力桩主体竖直。
3.将软延长管7分别与抽水管5和注入管4上端口相连，软延长管7汇集后放在拖轮上，并捆绑在橘红色的浮球8上。
4.拔取通海口3上的木塞，通过连接注入管的软延长管7向压载舱2内注满海水，注入的海水面直至通海口3下边缘，有必要的话，在注入完海水后，可以先注入部分固体压载，固体压载一般用铁矿砂，通过这个办法可以增加桩的自重，以便于安装。
5.在船用吊机的辅助下，吸力桩主体吊至海底，此时软延长管7与浮球8必须置入海中，为了后续工作的方便，将浮球8上的软延长管的上端口与船上的软管相连，以便进一步注入压载以及抽负压。在重力的作用下，吸力桩1向下插入海床部分深度。
6.在船上通过泵将吸力桩1内抽出负压，吸力桩主体在负压的作用下安装到位。
7.通过拖船上的软管，向压载舱2内打入压载，完成后在水面抛弃吊绳以及断开浮球8处与软延长管7的连接。
至此，第二种实施方式的短结构压载型吸力桩安装完成。
第二种实施方式的短结构压载型吸力桩，使得日常对负压维护成为可能，但由于抽取负压时需通过水下机器人找到浮球8以及软延长管头，实施起来仍然有一定的困难，所以这个时候需要带浮体的短结构压载型吸力桩。
参见图5，第三种实施方式的短结构压载型吸力桩，是指在吸力桩主体正上方设置一个浮体9，浮体有自上而下贯通的管型通道91，管型通道的位置及数量与压载舱上吊耳6位置及数量相互一致，在每个管型通道91上方设有支架92。使用系泊缆10，系泊缆一端固定在吊耳6上，另一端穿过管型通道91与支架92连接。浮体9借助向上的浮力，实际上形成一个小型的张力腿平台。浮体9内部设有延伸管路，管路的数目等于抽水管5与注入管4数目的总和，延伸管路下端口在浮体下表面，上端口在浮体上表面。延伸管路通过软延长管7分别与抽水管5和注入管4相连，这样注入与抽水工作均可在浮体上进行，注意软延长管的长度要长于系泊缆的长度，以便浮体9运动时软延长管7不受到破坏。
对于第三种实施方式的短结构压载型吸力桩的安装方法如下所述：
1.由拖轮借助吊耳将短结构压载型吸力桩拖运至现场海域。
2.将吊绳一端与吊耳6相连，每个吊耳6配备一根掉绳，然后在上方汇集，用船用吊机吊起，保证吸力桩主体竖直。
3.将软延长管7与抽水管5和注入管4上端口相连，软延长管7汇集后放在船上，同时在吊耳上连接系泊缆10，系泊缆的另一头放在船上。
4.拔取通海口3上的木塞，通过与注入管4相连的软延长管7，向压载舱2内注满海水，注入的海水面直至通海口3下边缘，有必要的话，在注入完海水后，可以先注入部分固体压载，固体压载一般用铁矿砂，通过这个办法可以增加桩的自重，以便于安装。
5.在船用吊机的辅助下，吸力桩主体吊至海底，此时软延长管的长度保证另一头还在自由表面以上，可以用浮球8临时辅助软延长管的另一头漂浮在海面上。在重力的作用下，吸力桩主体向下插入海床部分深度；
6.安装浮体9，撤除临时浮球8，将软延长管的上端口与浮体9上的延伸管的下端口相连。
7.将船上的系泊缆10穿过管型通道91，与上方的支架92相连，并且将船上的软管与浮体9上的延伸管的上端口相连；
8.在船上通过泵将吸力桩1内抽出负压，吸力桩1在负压的作用下安装到位；
9.通过拖船上的软管，向压载舱2内打入压载，完成后在水面抛弃吊绳以及断开与浮体9上的延伸管的上端口相连的软管；
10.在浮体9上的支架92处调节系泊缆的长度，使得系泊缆10永久保持张力。
至此，带张力腿平台的短结构压载型吸力桩安装完成。
第三种实施方式的短结构压载型吸力桩，将注入管4和抽水管5的延长段设置在水面以上的小型平台上，这样在需要时，可以方便的抽取负压，以增大吸力桩的抗拔承载力。
上述方案中吸力桩1和压载舱2之间采用焊接固定，吊耳6和压载舱2之间也采用焊接固定，支架92和浮体9之间也采用焊接固定。
Claims (8)
1.短结构压载型吸力桩，包括吸力桩和压载舱，所述吸力桩设置在压载舱底端，其特征在于：所述压载舱上设置有通海口，所述通海口设置在压载舱上部侧壁，所述压载舱的上底面上设置有注入管和抽水管，所述注入管的下端口设置在压载舱内，所述注入管的上端口设置在压载舱外，所述抽水管的下端口设置在吸力桩内，所述抽水管的上端口设置在压载舱外。
2.如权利要求1所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述压载舱纵向设置有2～4个分舱室，所述分舱室均设置有通海口和注入管。
3.如权利要求1所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述注入管和抽水管的上端口均连接有软延长管，所述软延长管的上部固定在浮球上。
4.如权利要求1所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述吸力桩直径小于压载舱直径，所述吸力桩内壁设置有纵向加强筋。
5.如权利要求1所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述压载舱上底面上设置有吊耳。
6.如权利要求1所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述注入管的下端口设置在压载舱顶部，所述抽水管的下端口设置在吸力桩顶部。
7.如权利要求1所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述压载舱上底面上设置有吊耳，还包括浮体，所述浮体轴向上设置有管型通道，所述管型通道的位置与压载舱上吊耳位置相对应，所述管型通道上方设置有固定支架，所述管型通道内设置有系泊缆，所述系泊缆上端连接在固定支架上，所述系泊缆下端连接在压载舱上吊耳上。
8.如权利要求7所述的短结构压载型吸力桩，其特征在于：所述注入管和抽水管的上端口均连接有软延长管，所述软延长管的上部固定在浮体上。
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