一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法

一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法
1.技术领域：本发明涉及海洋工程领域，特别涉及一种吸力基础沉贯安装和防冲刷层施工领域。
2.

背景技术：
自上世纪开始吸力基础已广泛应用于锚固漂浮海洋油气平台，近年来逐渐应用于固定海上风电塔架等结构。吸力基础是是一种底部开口的桶形结构，其靠自重以及抽水后形成的负压进行沉贯。但在一些密实程度较高的砂土海床以及坚硬的黏性土海床，只依靠吸力往往不能将基础沉贯到位，因此需要在基础顶部施加配重，增加贯入力，使基础继续贯入到预定位置。此外，基础安装就位后，通常在基础周围一定区域进行抛石处理，形成抛石防冲刷层，以抵御海底海流对基础周围土体的冲刷造成的土体流失和基础承载力丧失等工程隐患。
3.传统吸力基础施工时，通常将施加配重沉贯和防冲刷层施工分为两个独立的阶段，但这种方法存在以下缺陷：一是加载完成后需要回收配重，施工工序复杂；二是上述两阶段施工均需使用不同功能的大型施工船或者自升式平台，施工工序复杂，对海况环境条件要求苛刻，一道工序完成后如遇极端天气，将会延误工期；三是施加配重与抛石防冲刷层的材料不同，从而造成了极大地材料浪费。
4.目前，我国沿海地区正在大规模建设海上风电场，如果能一步缩短工期，减少设备装备支出，将大幅度加快风电场建设，服务于国家“双碳”目标的达成。
5.

技术实现要素：
传统的吸力基础施工方法将施加配重沉贯和防冲刷层施工分为两个独立的阶段，海上施工与陆地施工不同，海上风浪风险大作业环境苛刻，施工需要选择风浪相对平稳的时间，在吸力基础安装完成后如遇不利施工天气，后续抛石防冲刷层施工将会延误，增加了时间成本和施工风险。在设备材料方面不仅需要用到多艘不同功能的船只，施加沉贯配重与防海床冲砂层所用材料往往也不相同，造成了材料和设备上的浪费。为有效缩短工期，降低施工成本，本发明提出了一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，可将施加配重沉贯与铺设抛石防冲刷层合并为一个整体施工流程，从而大大降低建设成本及施工周期，同时显著提高施工效率。
6.本发明采用以下的技术方案：一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，主要包括揽石网，承压板，吊索，挂钩，承压板吊环，钢绞线，揽石网钢环，所述钢绞线的两端连接在所述揽石网钢环与所述承压板的吊环上。吊装时钢索需要同时拉住基础与上部配重结构，在基础贯入到预定位置后，缓慢提升揽石网，使石块散落在基础周围，即可达到将配重沉贯和海床防冲刷层施工同步完成的目的。
7.在本发明中，所述承压板预先套在基础顶部的中立柱上，承压板与基础顶部加劲肋紧密贴合，可以防止承压板变形，回收后再次使用。
8.在本发明中，所述揽石网下端钢环须套在所述承压板面的挂钩上，并用等长钢绞
线连接所述揽石网下端钢环与所述承压板吊环。
9.在本发明中，所述吸力基础的排水孔位于基础顶中立柱内部，在沉贯过程中，上部配重结构不会影响排水过程。
10.在本发明中，安装好所述承压板和揽石网后，需在所述揽石网内填充石块，吊装过程中，在所述吸力基础未接触海床之前须同时用钢绞线吊起基础与上部施加配重结构以起到稳定结构的作用，在所述吸力基础接触到海床后，放松所述揽石网上部的吊索，使配重缓慢施加在所述吸力基础顶部，确保基础在垂直匀速的状态下贯入到预定位置。
11.在本发明中，所述吸力基础沉贯到预定位置后，提升所述揽石网使其脱离所述承压板挂钩，石块沿承压板面散落在基础周围，待石块全部散落完成，继续提升所述揽石网，可以将所述承压板一并回收。
12.在本发明中，完成上述全部工序之后可以进行塔筒的施工。
13.本发明的有益效果是：（1）吸力基础配重与防治海床冲刷所需的材料为同一种材料，在基础沉降到预定位置后，只需缓慢提升揽石网即可完成基础周围石块覆盖工作。（2）所述揽石网与承压板通过钢绞线链接，只需提升外部结构，可将同时回收内部结构。（3）节省时间、资金成本，施工效率更高。
附图说明
14.下面结合附图对本发明专利进一步说明。
15.图1为本发明整体透视图。
16.图2为本发明结构剖面图。
17.图3为揽石网结构示意图。
18.图4承压板结构示意图。
19.图5为吸力基础结构整体透视图。
20.图6为揽石网与承压板连接整体图。
21.图7为揽石网与承压板连接局部图。
22.图8为防冲刷层施工图。
23.图9为防冲刷层施工剖面图。
24.图10为上部结构回收示意图。
25.图中：1—揽石网，2—承压板，3—吊索，4—吸力基础，5—基础顶部加劲肋，6—中立柱，7—承压板挂钩，8—承压板吊环，9—钢绞线，10—揽石网钢环，11—石块，12—排水孔，13—海床。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明新型进行具体的说明：如图1、2所示一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，主要包括揽石网，承压板，吊索，挂钩，承压板吊环，钢绞线，揽石网钢环，所述钢绞线的两端连接在所述揽石网钢环与所述承压板的吊环上。吊装时钢索需要同时拉住基础与上部配重结构，在基础贯入到预定位置后，缓慢提升揽石网，使石块散落在基础周围，即可达到将配重沉贯和海床防冲刷同步完成的目的。
27.在本实施例中，所述承压板预先套在基础顶部的中立柱上，承压板与基础顶部加劲肋需贴合，可以防止承压板变形，回收后再次使用。
28.在本实施例中，所述揽石网为高强尼龙材质，其下端钢环须套在所述承压板面的挂钩上，并用等长钢绞线连接所述揽石网下端钢环与所述承压板吊环。
29.在本实施例中，所述吸力基础的排水孔位于基础顶中立柱内部，在沉贯过程中，上部配重结构不会影响排水过程。
30.在本实施例中，安装好所述承压板和揽石网后，需在所述揽石网内填充石块，吊装过程中，在所述吸力基础未接触海床之前须同时用钢绞线吊起基础与上部配重结构，以达到稳定结构的目的，在所述吸力基础接触到海床后，放松所述揽石网上部的吊索，使配重缓慢施加在所述吸力基础顶部，确保基础在垂直匀速的状态下贯入到预定位置。
31.在本实施例中，所述吸力基础沉贯到预定位置后，提升所述揽石网使揽石网钢环脱离所述承压板挂钩，石块沿承压板面散落在基础周围，待石块全部散落完成，继续提升所述揽石网，可以将所述承压板一并回收。
32.在本实施例中，完成上述全部工序后，可以进行塔筒的施工。
33.上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，主要包括揽石网，承压板，吊索，挂钩，承压板吊环，钢绞线，揽石网钢环，所述钢绞线的两端连接在所述揽石网的钢环与所述承压板的吊环上；吊装时钢索需要同时拉住基础与上部配重结构，在基础贯入到预定位置后，缓慢提升揽石网，使石块散落在基础周围，即可达到将施加配重沉贯和海床防冲刷层施工同步完成的目的。2.根据权利要求1所述的一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，所述承压板预先套在基础顶部的中立柱上，承压板与基础顶板加劲肋紧密贴合。3.根据权利要求1所述的一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，所述揽石网为高强尼龙材质，其与所述承压板通过四根等长钢绞线链接，钢绞线一端连接在所述揽石网下部的钢环上，另一端连接在所述承压板吊环上。4.根据权利要求1所述的一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，所述吸力基础的排水孔在基础顶中立柱内部，在吸力基础贯入时中不会影响排水过程。5.根据权利要求3所述的一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，回收上部配重结构时，只需提升所述揽石网，即可将所述承压板一并回收。

技术总结
本发明提供了一种施加吸力基础沉贯配重及防冲刷层装置及施工方法，包括揽石网和承压板；揽石网上下两端开口，上端有四个钢环，下端有八个钢环；承压板形状为圆台面，其底部直径与基础顶面直径相同，承压板上部直径与竖杆直径相同，承压板斜面倾角与基础顶板加劲肋相同，可直接套在基础顶部的中立柱上，揽石网与承压板通过四根等长的钢绞线链接，在使用过程中，揽石网内填充石块，石块重量通过承压板传递到基础顶部，揽石网起到限制石块散落的作用，确保石块重量在沉贯完成前稳定作用于基础顶部，吸力基础在沉贯到预定位置后，缓慢提升揽石网，使石块散落在结构周围达到防治海床冲刷的目的。本发明通过一套装置即可实现吸力基础将沉贯施加配重与防海床冲刷层施工，避免传统吸力基础施工时将施加配重沉贯和防冲刷层施工分为两个独立的工程，从而显著缩短工期，减少人工、装备设备的投入，节省施工安装成本。节省施工安装成本。节省施工安装成本。


技术研发人员：李大勇 项乾 张雨坤 吴宇旗 吴学震 刘金忠
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：2022.04.13
技术公布日：2022/7/29