在海床中安装地基的方法及该地基的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于海上设施的海床地基(1)，其包括与主泵(8)连接的主压力室(7)和与一个或多个次级泵(10)相连接的一个或多个次压力室(9)。根据本发明的实施方式，所述主泵是抽气泵并且所述次级泵是压力泵。本发明还涉及在海床(19)上安装所述地基的方法(12)，该方法包括下述步骤：(14)启动所述主泵以在主压力室(7)中产生负压，以便地基沉入到海床中，以及(15)启动所述一个或多个次级泵(10)以在次压力室(9)中产生正压，以便于在沉入到海床中的过程中控制地基相对于大体上水平的轴线(16)的对齐。
【专利说明】在海床中安装地基的方法及该地基 发明领域
[0001] 本发明涉及地基，且更具体地涉及用于海上设施的海床地基。
[0002] 发明背景
[0003] W0 01/71105公开了一种包括内室和多个外室的地基。在海床中安装地基是通过 在内室和外室中产生欠压（under-pressure)来实现的，其在外室之间、外部水及内室之间 产生压力差，产生将地基的套筒（skirt)吸入到海床中的驱动力。特别地，对不同外室的吸 入压力的调节使得在安装过程中控制地基相对于海床的对齐成为可能。通过吸力来控制 地基在海床中的正确放置的缺陷是：当使用吸力且尤其是快速或大量使用吸力时，由于室 (欠压在该室中增加）和周围底部之间的压力差，可能导致紧邻地基的海床塌陷，从而在这 个部分中产生使底部材料变成流体的打开的连接。在这种情况下继续吸入并且从而进一步 放置地基或控制设定的程序是不可能的。因此，有在海床中安装地基的更安全且更快速过 程的需要。
[0004] 发明概述
[0005] 本发明的目的在于通过在海床中安装地基的方法和用于此用途的地基来克服现 有技术中的上述缺陷。
[0006] 为了解决这个问题，本发明提供了如权利要求1中公开的海床地基，其具有大体 上界定圆柱体的圆周侧壁，该圆柱体在一端封闭并且在相对端设置有开口，其中所述海床 地基是中空的，向下开口并且该侧壁包括界定套筒的壁结构和在其中的主压力室，所述主 压力室与主泵相连，并且其中所述海床地基还包括与一个或多个次级泵相连的一个或多个 次压力室。
[0007] 与对于安装过程只利用负压（正压代替地用于从海床中抽取地基）的现有技术相 反，本发明（同时或交替地）在主室中使用负压（优选地通过水吸入），并且在一个或多个 次室中使用一个或多个正压（优选地通过水喷射），以便在安装过程中控制地基相对于海 床的对齐。
[0008] 这种类型的控制的优势是：诸如泵、管子和控制装置的设备在现场全部已经存在。 另外，用于将地基沉入海床中的水吸入和用于调节/修正地基的放置的加压的水的结合使 用允许实现更安全且更快速的处理。实际上，在安装过程开始时主泵和次级泵可以用作抽 气泵，以便更快地下沉地基。在由于海床中的非均匀层的土壤而发生不对齐的情况下，例 如，所述次级泵（它们中的一些或全部）可以用于重新对齐地基。
[0009] 根据本发明的实施方式，所述正压（或负压或其组合）通过一个或多个次级泵被 施加到具有不同强度的一个或多个次压力室中。这种实施方式的优点是实现了安装过程的 持续监控和由此的地基的更准确的放置。
[0010] 本发明的另一优点是海床地基的不同的实施方式可以关于施工方法、地基的重量 和大小提供多种选择。此外，当在海床上放置地基时，主室中形成的压力密封室的体积可以 变化。
[0011] 根据本发明的另一实施方式，所述一个或多个次压力室在外部或内部附接到套 筒，并且优选地，沿套筒均匀地分布。
[0012] 根据本发明的另一个实施方式，所述一个或多个次压力室与套筒是一体的，并且 优选地将套筒分成均匀分布的段。
[0013] 根据本发明的又一个实施方式，所述套筒是由多个大体上弯曲的互相连接的型面 (profile)形成的，所述多个大体上弯曲的互相连接的型面设置有一个或多个次压力室，其 中，所述一个或多个次压力室优选地沿套筒均匀分布。
[0014] 根据本发明的海床地基的不同实施方式的又一个优点是：所述次压力室当沿套筒 均匀地分布时或当将套筒分成均匀分布的段时允许更加均匀的控制。
[0015] 根据本发明的又一实施方式，所述主泵是抽气泵，并且所述次级泵是压力泵。
[0016] 根据本发明的又一实施方式，所述主泵是压力泵，并且所述次级泵是抽气泵。
[0017] 特别设计成抽气或加压的专用泵的使用确保了操作过程中更好的控制，而对抽气 或加压而言，组合的压力/抽气泵易于更有效。因此，通过使用不同的泵，实现了更多的控 制和提商的效率。
[0018] 根据本发明的又一实施方式，所述次级泵是抽气泵和/或压力泵的结合。
[0019] 本发明还涉及一种建立用于海上设施的海床地基的方法，该海床地基包括根据前 述实施方式中任一种所述的海床地基，其中所述方法包括下述步骤：
[0020] -将根据前述实施方式中任一种所述的海床地基定位在海床上；
[0021] -启动所述主泵以在主压力室中产生负压，以便地基沉入海床中；
[0022] -启动所述一个或多个次级泵以在次压力室中产生正压，以便于在沉入到海床的 过程中控制地基相对于大体上垂直的轴线的对齐；
[0023] -当地基已到达海床中的期望的水平面时，停止所述主泵和所述次级泵。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1-根据本发明的海床地基，其中示出了多个大体上弯曲的相互连接的型面。
[0025] 图2-根据本发明的海床地基，其中示出了主泵和次级泵。
[0026] 图3A-根据本发明的海床地基，其中示出了在外部附接到套筒的次压力室。
[0027] 图3B-根据本发明的海床地基，其中示出了在内部附接到套筒的次压力室。
[0028] 图4-根据本发明的海床地基，其中示出了与套筒成一体的次压力室。
[0029] 图5-根据本发明的用于建立海床地基的方法的示意图。
[0030] 本发明的详细描述
[0031] 将参考附图描述本发明。图1示出了具有大体上界定圆柱体的圆周侧壁（套筒） 的海床地基1，其在一端封闭并且在相对端设置有开口。
[0032] 在本申请中，"海床"指的是通常的水底（例如大海，湖泊等等），并且"圆柱体"指 的是通过沿轴线投射闭合的二维曲线而产生的表面，该轴线与所述曲线的平面垂直相交。 因此，根据这个定义的圆柱体可以例如具有圆形的、椭圆形的或多边形的横截面。
[0033] 所述海床地基1是中空的且向下开口，并且其侧壁包括界定套筒6的壁结构和在 其中的主压力室7。主压力室与例如抽气泵的主泵8(图2)相连。地基还包括与例如压力 泵的一个或多个次级泵10 (图2)连接的一个或多个次压力室9,在这个例子中是两个次压 力室。
[0034] 图1示出了套筒6可以由设置有一个或多个次压力室9的多个大体上弯曲的相互 连接的型面11形成。该一个或多个次压力室可以优选地沿套筒均匀分布。
[0035] 在图2中，示出了在海底19上悬浮的地基1。虚线16表示大体上水平的平面，其 中大体上垂直地，即，垂直于这个平面16并且不是垂直于海底19来坚立地基是期望的。压 力室7、9向下开口（由虚线箭头表示）。当套筒6的下缘沉入海底中时，压力室7、9通过地 基结构和底部被完全关闭。通过排出室中的水而在室7、9中产生欠压，地基结构将下沉到 底部19中。当地基1下沉到底部19中时，地基1可能/将遇到各种底层，这些层将或多或 少地产生抵抗穿入的阻力，由此导致地基结构1无法完全对齐。为了校正这种不对齐并且 确保地基1大体上完全垂直地放置，通过泵8在室9中建立超压。优选地，提供三个室以便 建立完整的三轴控制（three-axis control)。由泵10产生的超压将增加抵抗邻近室9穿 入的阻力，允许地基的其余部分以常规阻力穿入底部，从而校正地基的方向。
[0036] 为了阐明本发明，所描述的实施方式与实际安装相比是过于简化的。在"现实生 活"中，大量的泵、传感器、有时候是振动器等被安装在地基中/地基上，以便有助于安装，但 是，出于阐明本发明的目的，仅描述必需的部件。
[0037] 图3A-B不出了本发明的两个实施方式，其中次压力室9被布置在相对于套筒6的 外部或内部。
[0038] 图4示出了本发明的实施方式，其中次压力室9与套筒6成一体，并且将套筒分成 均匀分布的段18。
[0039] 图1-4仅出于解释的原因示出了两个次压力室9。因此，关于次压力室的数量不必 受到附图绘制的限制。包括三个、四个或更多个次压力室9的地基也被考虑在本发明的范 围内。
[0040] 图5示出了建立用于海上设施的海床地基1的方法12的示意图。所述方法包括 根据本发明的前述实施方式中任一种所述的海床地基1。该方法包括下述步骤：
[0041] · 13将根据前述实施方式中任一种所述的海床地基定位在海床19上。
[0042] · 14启动所述主泵8以在主压力室7中产生负压，以便地基沉入到海床19中。
[0043] · 15必要时启动所述一个或多个次级泵10以在次压力室9中产生正压，以便于在 地基1下沉到海床19中的过程中控制地基相对于大体上水平的平面16的对齐。
[0044] · 17当地基已到达海床中的期望的水平面时，停止所述主泵和所述次级泵。
[0045] 可以通过一个或多个次级泵10将所述正压（或负压或其组合）施加到具有不同 的强度的一个或多个次压力室9中。
[0046] 应注意，参见图2,海底19经常不是均匀的或者提供光滑的表面。在安装地基之 前，可以例如通过移除顶部沉积层来准备海底。此外，地基要穿入的底部通常是由不同类型 的土壤构成的，例如沙子、淤泥和/或粘土和其它物。这自然地对通过泵执行的设置地基和 下沉动作的控制程序提出特殊要求。在主吸力室中的吸力将没有效果直到套筒6的下缘穿 入到海底19中一定距离。套筒的初始的穿入/下沉可以通过地基结构自身的重量而实现。 可选择地，可以通过机械设备帮助初始的下沉。重要地是确保压力室在加压之前（建立欠 压和超压两者）是实质上封闭的，否则，压力将仅使周围的底部变成流体，对地基的设置没 有效果或有不利效果。
【权利要求】
1. 一种用于海上设施的海床地基（1)，所述海床地基具有大体上界定圆柱体的圆周 侧壁，该圆柱体在一端封闭并且在相对端设置有开口，从而界定主室，所述海床地基是中空 的，向下开口并且其中所述侧壁界定套筒（6)，所述主室与主泵（8)相连，并且其中所述海 床地基还包括与一个或多个次级泵（10)相连的一个或多个次室（9)，其中所述主泵（8)是 抽气泵，并且所述次级泵（10)是压力泵。
2. 根据权利要求1所述的海床地基（1)，其中，所述一个或多个次室（9)在外部附接到 所述套筒（6)。
3. 根据权利要求1所述的海床地基（1)，其中，所述一个或多个次室（9)与所述套筒 (6)成一体。
4. 根据权利要求1所述的海床地基（1),其中，所述套筒（6)由多个大体上弯曲的互 相连接的型面（11)形成，所述多个大体上弯曲的互相连接的型面设置有一个或多个次室 (9)。
5. -种用于建立海床地基的方法（12)，用于为海上设施建立海床地基，所述海床地基 包括根据权利要求1-4中任一项所述的海床地基（1)，其中，所述方法包括下述步骤： ? (13)将根据权利要求1-4中任一项所述的海床地基定位在海床（19)上； ? (14)启动所述主泵⑶以在所述主室（7)中产生负压，以便所述地基沉入到所述海 床中； ?(15)启动所述一个或多个次级泵（10)以在所述次室（9)中产生正压，以便于在沉入 到所述海床中的过程中控制所述地基相对于大体上垂直的轴线（16)的对齐； ? (17)当所述地基已到达所述海床中的期望的水平面时，停止所述主泵和所述次级泵。
6. 根据权利要求5所述的用于建立海床地基的方法（12)，其中分别通过所述一个或多 个次级泵（10)将所述正压施加到所述一个或多个次室（9)中。
【文档编号】E02B17/00GK104114771SQ201380008764
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月8日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】索伦·安德烈亚斯·尼尔森, 拉斯·波·易卜生 申请人:尤尼沃萨尔基础公司