CN214356582U - 一种深海组合筒基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋工程中锚固结构技术领域，一种深海组合筒基础结构，组合筒型基础形式包括三个吸力式筒型基础，三者呈三角形分布，且筒型基础间距大于1.5倍筒径，通过柔性锚链汇聚于深海某一高度处；其配套施工安装装置包括定位钢管、连接板、水下机器人三部分组成。其施工安装方法包括海上筒型基础与辅助安装装置的连接、整体下放入泥、方位实时监控、负压安装筒型基础、回收辅助安装装置的步骤。本实用新型不仅可以改善和增加基础的整体承载性能，更大限度发挥组合筒基础的群锚效应，适用于更深、更恶劣的海洋环境，还能使吸力式筒型基础的几何尺寸更趋于合理、重量更轻、建造难度更低、运输更方便、降低安装及其回收利用施工难度。

Description

一种深海组合筒基础结构

技术领域

本实用新型属于海洋工程的基础结构技术领域，尤其涉及一种深海油气开采平台以及深海储油装置的新型吸力式组合筒基础锚固型式。

背景技术

近年来，海洋资源的开发和利用逐渐向深远海迈进，伴随着深海浮式平台的发展，传统的拖曳锚、重力锚和打入桩等由于在深水安装方面存在技术上的难题以及抗斜拉系泊性能不佳等原因，传统的基础型式受环境等方面因素的制约已不能满足其锚固要求。相比于传统的基础型式，吸力式筒型基础由于安装速度快、施工费用低、可重复利用、定位精准、长期抗拔承载力好、不受水深限制等优点，已作为一种优良的基础结构型式广泛应用于海洋平台与海洋浮式结构的锚固。

但是近年来随着海洋技术的发展和水深的不断增加，吸力式筒型基础需要承受更大的上拔荷载，工程建设一般采用增加单筒埋深或加大吸力筒直径的方法，这也直接导致基础投资的大幅提高，间接导致了制造费用加大、运输成本提高以及安装难度增大。且我国南海深水区海底多为软黏土，具有粒径极细、黏土含量高、物质成分多样、含水率高和超固结等特点。这些特点决定了南海深水区海底土具有与近浅海海底土不同的力学性质，其表现为强度低、渗透性差、结构性强等特性，这为深海平台与深海浮式结构建设带了较大难度。由此可见，深海平台与深海浮式结构采用多筒锚固也是一种必要的措施。

本实用新型提出一种深海组合筒基础结构及其施工方法，它不仅可以改善和增加基础的整体承载性能，更大限度发挥组合筒基础的群锚效应，适用于更深、更恶劣的海洋环境，还能使吸力式筒型基础的几何尺寸更趋于合理、重量更轻、建造难度更低、运输更方便、降低安装及其回收利用施工难度。

实用新型内容

为了适应海上结构向更深、更远海域发展的需要，同时满足复杂海洋环境下基础承载力的要求，避免单一结构型式因基础尺寸过大所造成的运输、安装以及建造成本等方面的负担与困难，本实用新型提出一种适用于深海的吸力式组合筒基础型式与辅助安装装置，在满足深海恶劣环境与上部海洋结构较大荷载共同作用下承载力需求的前提下，还能使吸力式筒型基础的几何尺寸更趋于合理，安装间距更加精确，自身重量更轻，建造难度更低、运输更方便、降低安装及回收利用施工难度，具有广阔的工程应用前景。

本实用新型的技术方案：

一种深海组合筒基础结构，包括由三个吸力式筒型基础6通过聚酯缆4连接的组合式吸力筒基础13，三个吸力式筒型基础6的聚酯缆4汇聚于海底三个吸力式筒型基础6平面上某一高度处的汇集点3，通过该汇集点3与上部海洋结构通过钢制锚链实现连接，完成上部海洋结构的基础锚固，所述的三个吸力式筒型基础6呈等边三角形布置，基础间距大于1.5倍筒径；

所述的吸力式筒型基础6采用中空的钢管混凝土材料或空钢管材料制备，主要由顶盖21、筒壁22、顶部角钢19、吸力式筒型基础顶部圆柱状锚链连接件5、泵撬抽水口17、径向肋板24和环向肋板23构成；筒壁22顶部盖装顶盖21，在吸力式筒型基础6的筒壁22内、沿顶盖21向下一定深度范围内设置有径向肋板24和环向肋板23；顶盖21的偏心侧设置泵撬抽水口17，用于连接抽水泵撬模块；顶部中心处设置圆柱状锚链连接件5，用于连接钢制锚链；吸力式筒型基础6的筒壁底端设置为45°尖端，在安装沉贯插入海床土层时，可有效减小沉贯端部阻力，利于安装，且45°尖端设计在吸力式筒基础安装入泥置换土体过程中，有效减小进入吸力式筒型基础内部土体的体积，减小土塞高度，提高承载力。

所述的吸力式筒型基础6顶部边缘侧焊接两个平齐的角钢19，角钢19短边平面上用高强螺栓一14与吸力式筒型基础6顶部连接，确保安全稳固。

深海吸力式组合筒型基础的安装是现海洋工程技术公知领域的一大难题，为解决本实用新型的海上顺利安装问题，提出一种适用于深海的吸力式组合筒基础型式的辅助安装装置，该装置不仅可实现吸力式组合筒的定位安装，还可以回收利用，大大降低了吸力式筒型基础深海安装成本与安装难度。

所述深海组合筒基础结构的辅助安装装置包括定位钢管15、连接板12和水下机器人三部分；

所述的定位钢管15顶部设置定位钢管顶部圆柱状锚链连接件16，吸力式筒型基础顶部圆柱状锚链连接件5用于连接聚酯缆4；定位钢管15的侧壁焊接六道纵向肋板11，且每个纵向肋板11沿长度方向相同间距设置螺纹孔10，每两个纵向肋板11为一组，同组纵向肋板11间距相同用于连接连接板12；定位钢管15高度大于2倍吸力式筒型基础6高度，定位钢管顶部圆柱状锚链连接件16需通过计算确定位置，确保聚酯缆4的汇集点3位于整个辅助安装装置的重心处。

所述的连接板12一端连接定位钢管15，另一端连接吸力式筒型基础6；连接板12与定位钢管15之间通过高强螺栓一14和斜向肋板一9实现连接；连接板12与吸力式筒型基础6之间通过高强螺栓二20、斜向肋板二18以及角钢19实现连接；连接板12的长度大于3倍吸力式筒型基础6的直径；

所述的水下机器人主要由水下机械手8和可移动的轨车7构成，水下机械手8通过可移动的轨车7实现与连接板12的连接，水下机械手8通过高强螺栓连接于可移动的轨车7上。

本实用新型的有益效果：它不仅可以改善和增加基础的整体承载性能，更大限度发挥组合筒基础的群锚效应，适用于更深、更恶劣的海洋环境，还能使吸力式筒型基础的几何尺寸更趋于合理、重量更轻、建造难度更低、运输更方便、降低安装及其回收利用施工难度。

附图说明

图1为组合筒基础型式示意图。

图2为安装辅助装置立面布置图。

图3为安装辅助装置平面布置图。

图4为单个吸力式筒型基础构造详图。

图中：1平台；2钢制锚链；3汇集点；4聚酯缆；5吸力式筒型基础顶部圆柱状锚链连接件；6吸力式筒型基础；7可移动的轨车；8水下机械手；9斜向肋板一；10螺纹孔；11纵向肋板；12连接板；13组合式吸力筒基础；14高强螺栓一；15定位钢管；16定位钢管顶部圆柱状锚链连接件；17泵撬抽水口；18斜向肋板二；19角钢；20高强螺栓二；21顶盖；22筒壁；23环向肋板；24径向肋板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种深海组合筒基础结构的施工方法，按照如下步骤进行：

步骤S1，将建造完成的吸力式筒型基础6、定位钢管15及其他必需设备吊装上运输船，并固定，运输至施工海域。

步骤S2，根据吸力式筒型基础6的高度确定与定位钢管15上纵向肋板11连接的连接板12锚固高度，并用高强螺栓一14依次连接好三个方向的连接板12。

步骤S3，通过高强螺栓二20和斜向肋板二18实现吸力式筒型基础6顶部角钢19与连接板12的连接，依次将三个方向吸力式筒型基础6与连接板12连接。

步骤S4，调整可移动的轨车7的位置，使其靠近吸力式筒型基础6一侧并固定。

步骤S5，调整水下机械手8的位置与状态，使其可接触到吸力式筒形基础6顶部角钢19与连接板12上的高强螺栓二20，启动水下机械手8，检查是否正常工作。

步骤S6，将聚酯缆4与吸力式筒型基础顶部圆柱状锚链连接件5连接，并汇聚于汇集点3，且该汇集点3到三个吸力式筒形基础顶部的距离相等。

步骤S7，将柔性钢制锚链连接到定位钢管15顶部设置的定位钢管顶部圆柱状锚链连接件16处，用起吊船起吊定位钢管15，检查定位钢管15与组合吸力式筒型基础13整体是否水平，如不水平，调整定位钢管15顶部设置的定位钢管顶部圆柱状锚链连接件16位置，确保起吊水平。

步骤S8，起吊船起吊定位钢管15，连同整个辅助安装装置一同缓慢下放入海水，不断监测距离海床底部距离，直至整个辅助安装装置接触海床面，此时，检查整个辅助安装装置是否水平，如不水平，缓慢调整安装区域，直至整个辅助安装装置水平入泥。

步骤S9，继续下放整个辅助安装装置，直至无法下放。此时，启动水下机械手8，卸掉连接板12与吸力式筒型基础6连接的高强螺栓二20与斜向肋板二18。

步骤S10，开启泵撬抽水口17，抽取吸力式筒形基础6内部海水，形成负压，在筒内外压差的作用下安装至设计深度。

步骤S11，待组合筒安装结束后，起吊船缓慢起吊定位钢管15，实现定位钢管15的回收再利用。

步骤S12，深海组合筒基础结构安装结束。

Claims (2)

1.一种深海组合筒基础结构，其特征在于，该深海组合筒基础结构包括由三个吸力式筒型基础(6)通过聚酯缆(4)连接的组合式吸力筒基础(13)，三个吸力式筒型基础(6)的聚酯缆(4)汇聚于海底三个吸力式筒型基础(6)平面上某一高度处的汇集点(3)，通过该汇集点(3)与上部海洋结构通过钢制锚链实现连接，完成上部海洋结构的基础锚固，所述的三个吸力式筒型基础(6)呈等边三角形布置，基础间距大于1.5倍筒径；

所述的吸力式筒型基础(6)采用中空的钢管混凝土材料或空钢管材料制备，主要由顶盖(21)、筒壁(22)、顶部角钢(19)、吸力式筒型基础顶部圆柱状锚链连接件(5)、泵撬抽水口(17)、径向肋板(24)和环向肋板(23)构成；筒壁(22)顶部盖装顶盖(21)，在吸力式筒型基础(6)的筒壁(22)内、沿顶盖(21)向下一定深度范围内设置有径向肋板(24)和环向肋板(23)；顶盖(21)的偏心侧设置泵撬抽水口(17)，用于连接抽水泵撬模块；顶部中心处设置圆柱状锚链连接件(5)，用于连接钢制锚链；吸力式筒型基础(6)的筒壁底端设置为45°尖端；

所述的吸力式筒型基础(6)顶部边缘侧焊接两个平齐的角钢(19)，角钢(19)短边平面上用高强螺栓一(14)与吸力式筒型基础(6)顶部连接，确保安全稳固。

2.根据权利要求1所述的深海组合筒基础结构，其特征在于，所述深海组合筒基础结构的辅助安装装置包括定位钢管(15)、连接板(12)和水下机器人三部分；

所述的定位钢管(15)顶部设置定位钢管顶部圆柱状锚链连接件(16)，吸力式筒型基础顶部圆柱状锚链连接件(5)用于连接聚酯缆(4)；定位钢管(15)的侧壁焊接六道纵向肋板(11)，且每个纵向肋板(11)沿长度方向相同间距设置螺纹孔(10)，每两个纵向肋板(11)为一组，同组纵向肋板(11)间距相同用于连接连接板(12)；定位钢管(15)高度大于2倍吸力式筒型基础(6)高度；定位钢管顶部圆柱状锚链连接件(16)需通过计算确定位置，确保聚酯缆(4)的汇集点(3)位于整个辅助安装装置的重心处；

所述的连接板(12)一端连接定位钢管(15)，另一端连接吸力式筒型基础(6)；连接板(12)与定位钢管(15)之间通过高强螺栓一(14)和斜向肋板一(9)实现连接；连接板(12)与吸力式筒型基础(6)之间通过高强螺栓二(20)、斜向肋板二(18)以及角钢(19)实现连接；连接板(12)的长度大于3倍吸力式筒型基础(6)的直径；

所述的水下机器人主要由水下机械手(8)和可移动的轨车(7)构成，水下机械手(8)通过可移动的轨车(7)实现与连接板(12)的连接，水下机械手(8)通过高强螺栓连接于可移动的轨车(7)上。

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