一种可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚的制作方法

本发明属于海洋岩土工程设计、施工技术领域，涉及一种深海结构物的系泊系统的半圆形锚翼动力贯入锚，尤其涉及一种可以增强在位承载力的动力贯入锚。

背景技术：

近年来，随着我国浅海的油气资源的不断开发，导致石油储量日益减少，海上石油开采区域向深海海域发展是必要趋势。这对传统的海洋平台结构形式的系泊系统提出了更高的要求。目前国际上较为公认的深水系泊系统主要包括固定锚腚拖曳锚、法向承载锚、吸力贯入平板锚、以及动力贯入锚等结构形式。与本发明有关的技术是动力贯入半圆形板锚。

现有动力贯入半圆形板锚是近年出现的新型深海锚泊基础，施工时，先将其由距离海床一定高度释放，使其在自重作用下加速下沉，到达海床土体表面具有一定的冲击能量，在动能的作用下完成在海床上的沉贯，随后通过回收链将配重杆拔出，板锚在锚链拖曳下运动(旋转及上拔)，直到板锚与锚链加载方向大致垂直时，板锚达到最终的承载力状态，以此完成贯入半圆形板锚的安装。此时板锚获得最大在位承载力。这种动力贯入半圆形板锚的优点是操纵方便、成本低廉、定位准确。但存在的缺陷是：在贯入锚的贯入及转动过程中，对周围土体产生较大扰动，板锚受压侧土体产生大量的正超孔隙水压力，受拉侧土体产生负的超孔隙水压力，超孔隙水水压力的产生和聚集，使得周围土体的有效应力大为下降，从而使得锚的抗拔能力大大减小。有研究表面，在贯入过程以及转动过程中，土体的不排水抗剪强度快速减小，使得锚的抗拔能力比设计值低33％，这在工程中是极其危险的。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供一种新型的可加速土体固结的半圆形锚翼动力贯入锚，使得受到贯入半圆形锚扰动的土体在增多的排水路径条件下快速固结，以更快的速度恢复原始强度，以此提高贯入锚的在位承载性能，同时减小贯入深度的不确定性，安装简便，重复利用率高。

本发明的技术方案是：

一种可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，包括半圆形锚翼和配重探杆，配重探杆的顶部设置用于探入配重杆吊链的配重杆帽；所述的半圆形锚翼固定在板锚联接套筒上，配重探杆置入板锚联接套筒内；半圆形锚翼边缘设有锚眼，锚眼将系泊绳与半圆形锚翼联结；半圆形锚翼上均匀布置有一组透水孔。

优选的，所述半圆形锚翼的数量为四个，均匀布置在板锚联接套筒外周，半圆形锚翼的边缘设有锚眼。

优选的，配重探杆长度是10m，直径为1.2m。

优选的，板锚连接套筒内直径为1.56m，长度为3.2m。

优选的，半圆形锚翼直径为3.2m，锚翼上锚眼距离贯入锚轴心的距离为1.516m，锚翼厚度为0.18m。

进一步的，透水孔的形状和间距布置按照结构强度和固结特性可进行调整，可以采用圆形、方形、三角形及条形，条形的形状可以是规则的矩形长条，也可以是弧形及曲线弧条形。

进一步的，透水孔打孔后，需要结构强度合适的排水材料填充。

进一步的，透水孔打孔率的推荐值不能超过15％，打孔率是开孔面积与总面积比值(总面积是打孔位置所在锚翼的总面积)。

进一步的，透水孔打孔位置主要布置在锚翼上，但是如果配重探杆结构容许，也可以布置打孔，比如，如果用密砂去填充锚杆而不是采用混凝土填充锚杆时，可以在配重探杆上打孔，并用排水材料封闭开孔处，以便达到更好的在位排水性能，提高在位承载力。

本发明的优点和积极效果是：由于透水孔所在平面与动力贯入锚贯入面垂直，不会产生下沉水阻力，影响贯入速度；同时不增加能量损耗，与传统动力贯入锚相比，不会增加施工成本；透水孔的存在使得锚体两侧的正孔压与负孔压不断平衡，使得有效应力处于一个较为稳定的状态，同时由于排水路径的增多使得产生的孔隙水压力迅速消散，从而使受到扰动而减弱的土体强度迅速恢复。从而使得锚的抗拔能力能够大大提高，在实际工程中具有较强的实用价值，因此具有较好的发展前景。

附图说明

图1为本发明的结构外立面俯视图；

图2为本发明的结构外立面侧视图；

图中：1、配重杆帽，2、锚眼，3、透水孔，4、半圆形锚翼，5、板锚联结套筒，6、配重探杆。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹举例以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图2，一种可增强在位承载力的半圆形锚翼动力贯入锚，包括配重探杆6以及设置在顶端部的用于探入配重杆吊链的配重杆帽1；设置在尾部的半圆形锚翼4，所述的半圆形锚翼固定在板锚联接套筒5上，配重探杆置入板锚联接套筒内；半圆形板锚4与板锚联结套筒5通过焊接固定；半圆形锚翼边缘设有锚眼2，锚眼将系泊绳与半圆形锚翼联结；半圆形锚翼4上均匀布置一组透水孔3(本例为圆孔)。

本实施例的实际操作施工方式如下：

(1)将配重探杆6穿过板锚连接套筒5。

(2)在配重杆帽1连接配重杆吊链，锚眼2上连上锚链。

(3)将整个动力贯入锚竖直缓缓放入水中，在距离水底土面50-100m处释放，使得锚自由下落，贯入海底。

(4)当半圆形动力贯入锚在自重作用下完成海床中的沉贯，在土中稳定后，通过配重杆吊链将配重探杆6回收。

(5)经过一段时间后，将半圆形锚翼4在锚链拖曳下旋转上拔，直到锚翼4达到最终的承载力状态。完成动力锚的安装。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，其特征在于，包括半圆形锚翼和配重探杆，所述的半圆形锚翼固定在板锚联接套筒上，配重探杆置入板锚联接套筒内，配重探杆的顶部设置用于探入配重杆吊链的配重杆帽，半圆形锚翼上布置有一组透水孔，用于有效改善半圆形锚翼动力贯入锚的排水条件。

2.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述半圆形锚翼的数量为四个，均匀布置在板锚联接套筒外周，其中一个半圆形锚翼的边缘设有锚眼。

3.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述板锚联接套筒的内径为1.56m，长度为3.2m。

4.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述配重探杆长度是10m，直径为1.2m。

5.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述半圆形锚翼直径为3.2m，锚翼上锚眼距离贯入锚轴心的距离为1.516m，锚翼厚度为0.18m。

6.根据权利要求1所述的可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，其特征在于，所述透水孔的形状和间距布置按照结构强度和固结特性进行调整，透水孔的形状采用圆形、方形、三角形及条形，条形的形状可以是规则的矩形长条，也可以是弧形及曲线弧条形。

技术总结
本发明公开了一种可增强在位承载力的打孔半圆形锚翼动力贯入锚，包括半圆形锚翼和配重探杆，所述的半圆形锚翼和配重探杆由板锚联接套筒连接，半圆形锚翼上均匀布置透水孔。本发明所设计透水孔，有效改善半圆形锚翼动力贯入锚的排水条件。在贯入锚的贯入过程中，不会增加下沉水阻力，与传统动力贯入锚相比不会增加施工成本；透水孔的存在使得锚体两侧的正负孔压不断平衡，同时排水路径的增多使得产生的孔隙水压力不断消散，从而受到扰动而减弱的土体强度迅速恢复，使得锚的抗拔能力大大提升。同时本发明还具有结构简单、安装便捷和重复利用高的优点。

技术研发人员：闫玥;姚烨;付登锋;周泽峰
受保护的技术使用者：天津大学前沿技术研究院有限公司
技术研发日：2019.12.05
技术公布日：2020.04.24