一种深海组合筒基础结构及其施工方法

本发明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及其施工方法,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。本发明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。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN202110114412.8
申请日期: 2021年1月28日
公开(公告)日: 2021年5月14日
公开(公告)号: CN112793737A
主分类号: B63B75/00,B,B63,B63B,B63B75
分类号: B63B75/00,B63B35/44,B63B21/50,B,B63,B63B,B63B75,B63B35,B63B21,B63B75/00,B63B35/44,B63B21/50
申请(专利权)人: 大连理工大学
发明(设计)人: 王胤,李佳康,王康杰,张世兴,亓振
主申请人地址: 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
专利代理机构: 大连理工大学专利中心
代理人: 温福雪
国别省市代码: 辽宁;21
主权项: 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。 3.一种深海组合筒基础结构的施工方法,其特征在于,按照如下步骤进行: 步骤S1,将建造完成的深海组合筒基础结构吊装上运输船,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(6)顶部的距离相等; 步骤S7,将聚酯缆(4)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。
法律状态: 公开