装配式海洋吸力式沉箱基础结构的制作方法

本实用新型涉及岩土工程技术领域，尤其在海洋软黏土或砂土地层修建海洋开采平台，提供了一种新型海洋吸力式沉箱基础结构。

背景技术：

吸力式沉箱基础结构是一种底端敞开、上端封闭的大直径钢质圆桶结构，具有造价低、可重复使用等优势，在深水海洋平台工程中的应用越来越多。但是由于海洋吸力式沉箱基础结构体积庞大，运输和安装相对复杂；同时，大体积吸力式沉箱基础结构在现场安装过程中，在内外压差作用下沉入海床内，由于海床地层软黏土或砂土不均匀性致使大体积沉箱基础结构内存有空气，无法满足沉箱结构全部沉入海床，这样造成吸力式沉箱基础结构存在不稳定安全隐患，极易造成上部海洋开采平台倾覆变形，从而危及施工人员生命安全和损坏生产设备。与此同时，大体积吸力式沉箱基础结构的施工过程需要投入大量的人力、设备与财力，同时还增加了施工风险。随着中国海洋资源的不断向深海开发，传统海洋吸力式沉箱基础结构已不能保证海洋资源快速、高效的开发需求，这就制约了吸力式沉箱基础结构的发展和应用。为此，将装配式结构理念与海洋吸力式沉箱基础结构组成一种新型吸力式沉箱基础结构，借鉴装配式结构的施工方法，提出了一种装配式海洋吸力式沉箱基础结构，以满足海洋地区水下结构的施工与稳定。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种装配式海洋吸力式沉箱基础结构及其施工方法，该结构能够高效地提高吸力式沉箱基础结构的安装速度与适用范围，减少吸力式沉箱基础结构的失稳破坏、持久地提高其自稳性能，保证上部海洋开采平台施工和运营期间的人员安全和设备运转。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种装配式海洋吸力式沉箱基础结构，包括多个两端敞口的圆筒形结构；每个圆筒形结构的顶部设有内凹的安装槽，所述的安装槽用于与圆形钢板配合；多个筒形结构上下拼接在一起，位于最顶层的筒形结构顶部配合一个圆形钢板。

进一步的，位于最底层的圆筒形结构的侧壁底部厚度从内到外逐步减小，形成尖锐的底部，方便插接。

进一步的，除了最底层的圆筒形结构外，其它圆筒形结构的底部设有与下层筒形结构顶部安装槽配合的凸起。

进一步的，所述圆筒形结构的直径为10m，高度为3m，厚度0.2m。

进一步的，所述圆形钢板的直径略小于圆筒的直径。

具体的安装方法如下：

首先，将圆形钢板通过第一节圆桶顶部滑丝旋转固定在圆桶顶部，使其成为一个沉箱基础结构，即第一节沉箱基础结构；

其次，在桶体内外施做压力差，安装第一节沉箱结构；

然后，第一节沉箱基础结构安装完毕后，将圆形钢板与第一节圆桶结构分离；再次，将圆形钢板与第二节圆桶结构相连，组成第二节沉箱基础结构，同样方式将其下沉安装就位，以此类推安装其他节数的沉箱基础结构，直至达到设计要求。

本实用新型的工作原理为：

通过圆形钢板与多节圆桶结构相连，使其成为多节小型沉箱基础结构，在内外压差作用下逐节下沉安装。这种方式可以有效地减小不均匀地层引起的圆桶结构沉降不均与桶体内部存在空气等问题，持久地提高沉箱结构地基稳定性，有效地减少沉箱结构在软弱地层的失稳变形；并且，将原有沉箱结构结构长度减小，使其具有一定的柔性，可以有效适应软弱海床等不良地质条件，具有可调节性。

本实用新型的有益效果为：

1.通过圆形钢板与多节圆桶结构相连，使其成为多节小型沉箱基础结构，在内外压差作用下逐节下沉安装。这种方式可以有效地减小不均匀地层引起的圆桶结构沉降不均与桶体内部存在空气等问题，持久地提高沉箱结构地基稳定性，有效地减少沉箱结构在软弱地层的失稳变形；并且，将原有沉箱结构长度减小(这里是指在运输过程中，单节的沉箱结构长度相对于原先的整体式结构长度减少)，使其具有一定的柔性，可以有效适应软弱海床等不良地质条件，具有可调节性。

2.沉箱基础结构稳定性方面：能够有效地提高沉箱基础结构的适用范围，减少沉箱结构地基失稳破坏、持久地提高其自稳性能，保证沉箱结构施工和运营期间的人员安全和设备运转。

3.恶劣地质条件适应性方面：打破原有沉箱基础结构过长、柔性变形适应性差等不足，使其具有一定的柔性，可以有效适应软弱海床等不良地质条件，具有可调节性。

4.施工方面：吸力式沉箱基础作为海洋石油开采平台深基础结构，其施工工艺成熟、方便快捷。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1、图2为装配式海洋吸力式沉箱基础结构中圆形钢板的示意图。

图3为装配式海洋吸力式沉箱基础结构中第一节圆桶结构的纵断面图。

图4为装配式海洋吸力式沉箱基础结构中其它节圆桶结构的纵断面图。

图5为装配式海洋吸力式沉箱基础结构组装完成的示意图。

其中，单位：m；1、圆形钢板；2、第一节圆桶结构；3、其它节的圆桶结构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

正如背景技术所介绍的，由于海洋吸力式沉箱基础结构体积庞大，运输和安装相对复杂；同时，大体积吸力式沉箱基础结构在现场安装过程中，在内外压差作用下沉入海床内，由于海床地层软黏土或砂土不均匀性致使大体积沉箱基础结构内存有空气，无法满足沉箱结构全部沉入海床，这样造成吸力式沉箱基础结构存在不稳定安全隐患，极易造成上部海洋开采平台倾覆变形，从而危及施工人员生命安全和损坏生产设备。与此同时，大体积吸力式沉箱基础结构的施工过程需要投入大量的人力、设备与财力，同时还增加了施工风险。随着中国海洋资源的不断向深海开发，传统海洋吸力式沉箱基础结构已不能保证海洋资源快速、高效的开发需求，这就制约了吸力式沉箱基础结构的发展和应用。为此，将装配式结构理念与海洋吸力式沉箱基础结构组成一种新型吸力式沉箱基础结构，借鉴装配式结构的施工方法，提出了一种装配式海洋吸力式沉箱基础结构，以满足海洋地区水下结构的施工与稳定。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示：圆形钢板尺寸为直径9.9m，高度0.2m。

如图2所示，装配式海洋吸力式沉箱基础结构第一节的圆桶尺寸为直径10m，高度3m，厚度0.2m；其侧壁底部厚度从内到外逐步减小，形成尖锐的底部，方便插入到沉人海床中；其顶部设有内凹的安装槽，所述的安装槽用于与圆形钢板配合。

如图3所示，装配式海洋吸力式沉箱基础结构其它节的圆桶尺寸为直径10m，高度3m，厚度0.2m；底部设有与下层筒形结构顶部安装槽配合的凸起；其顶部设有内凹的安装槽，所述的安装槽用于与圆形钢板配合。

如图4所示，按照顺序，分别将每节圆桶结构与圆形钢板连接，利用内外压差将本节圆桶结构下沉人海床内，吊起圆形钢板，安装下一节圆桶结构，以此下沉多节圆桶结构，从而使其组合拼装成一个完整的吸力式沉箱基础结构。

具体的，装配式海洋吸力式沉箱基础结构施工方法如下：

(1)圆形钢板与圆桶结构制作

直径为10m，高度为3m，厚度0.2m的圆桶结构若干；直径为9.9m，高度为0.2m的圆形钢板，均可在预制厂预制。

(2)第一节圆桶结构安装

将第一节圆桶结构与圆形钢板连接，利用内外压差将本节圆桶结构下沉人海床内，吊起圆形钢板。

(3)第二节圆桶结构安装

将第二节圆桶结构与第一节圆桶结构顶部相连，再将第二节圆桶结构与圆形钢板连接，利用内外压差将本节圆桶结构下沉人海床内，吊起圆形钢板。其他各节圆桶结构安装方法相同。从而组合拼装成一个完整的吸力式沉箱基础结构。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。