一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置及其施工方法，埋深丢失少、承载力强。其装置包括：锚体（10）、锚链（130），沉箱（20），锚板（15）板面左侧上部垂直设置有一个悬臂杆（11），悬臂杆（11）的末端有一个第一锚链孔（111）；锚链（130）包括与第一锚链孔（111）相配合的第一锚链（131）和与在锚胫（14）上的第二锚链孔（141）相配合的第二锚链（132）；沉箱（20）包括可相互组合、分离的一个第一沉箱（21）和一个第二沉箱（22）；第一沉箱（21）下部右侧具有两个竖直的下部开口（23），第二沉箱（24）下端部具有一个可与第一锚链（131）相配合的导引件（25）；锚体（10）可通过第一沉箱（21）下部的两个下部开口（23）安装在第一沉箱（21）内。
【专利说明】—种吸力贯入式下拉旋转锚固装置及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋工程锚固基础设计和施工领域，涉及深海海洋平台泊系用锚，尤其是涉及一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置及其施工方法。
技术背景
[0002]随着海洋石油开采逐步向深海迈进，深海石油平台大量采用锚固装置。所用锚主要包括拖拽式平板锚、吸力沉箱锚、吸力贯入式平板锚和动力锚。而吸力贯入式平板锚以其方便、经济的施工优势得到广泛推广。
[0003]在实际使用中，现有的吸力贯入式平板锚是采用安装工具如沉箱进行水底的施工安装固定。其施工方法是:将吸力贯入式平板锚的锚板垂直插在吸力沉箱内，平板锚随吸力沉箱下沉至土中，然后抽出吸力沉箱，将平板锚留在土内，拉伸与平板锚相连的锚链，使平板锚上拉旋转，直至平板锚与锚链垂直，开始承受荷载，这种锚结合了拖拽式平板锚与吸力沉箱锚的优点:定位精确、施工成本低廉、施工便捷、承载力大，但存在的缺陷是:在平板锚上拉旋转的过程中，产生显著的埋深丢失，从而导致其承载力降低。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术所存在的技术缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种埋深丢失少、承载力强的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置及其施工方法。
[0005]本发明为解决所述技术问题的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，包括锚体、锚链、沉箱；所述的锚体包括锚板和安装于锚板板面右侧的锚胫，其特征在于，在所述的锚板板面左侧的上部中间位置垂直设置有一个悬臂杆，所述的悬臂杆的末端设置有一个第一锚链孔；所述的锚链包括与所述的第一锚链孔相配合的第一锚链和与设置在所述的锚胫上的第二锚链孔相配合的第二锚链；所述的沉箱包括可相互组合固定、分离的一个第一沉箱和一个第二沉箱；所述的第一沉箱下部右侧具有两个竖直的下部开口，所述的第二沉箱下端部具有一个可与第一锚链相配合的导引件；所述的锚体可通过所述的第一沉箱下部的两个下部开口安装在第一沉箱内。
[0006]所述的锚板的中间从下底边起往上延伸开有一个竖直的锚板开口，其开口宽度至少不小于第一锚链的直径。
[0007]在所述的相互组合的第一沉箱右侧外壁和第二沉箱左侧外壁的圆筒长度方向上分别均布有数对可相互配合固定与分离的卡条和卡槽。
[0008]所述的相互组合的第一沉箱的圆筒长度大于第二沉箱的圆筒长度；在远离第一沉箱的第二沉箱圆筒侧下部向下伸出一个第二沉箱下部圆弧板；所述的第二沉箱下部圆弧板下端部具有一个可与第一锚链相配合的导引件。
[0009]所述的导引件是一个滑轮。
[0010]导引件的另一种方式是一个滑槽。
[0011]本发明为解决所述技术问题的一种吸力贯入式下拉旋转锚的安装施工方法:其特征在于，包括以下步骤:
(1)吸力贯入式下拉旋转锚锚体安装在第一沉箱内:
将第一沉箱水平放置，保证其下部右侧的两个下部开口位于右边；使悬臂杆位于左侧，将锚板沿第一沉箱下部的两个下部开口嵌入；
(2)组装锚固装置:
将第二沉箱水平放置在已安装好锚体第一沉箱的右侧，将第一沉箱上的卡条分别卡入第二沉箱上相对应的卡槽内；将第一锚链一端固定在悬臂杆上的第一锚链孔上，另一端穿过锚板开口后，再穿过第二沉箱的导引件后引出；将第二锚链一端固定在锚胫的第二锚链孔上，另一端从第二沉箱圆筒下部伸入并引出；
(3)将锚固装置贯入海底土层:
先在第一沉箱和第二沉箱的通气孔打开的情况下靠自重将其贯入土体，然后关闭通气孔，通过抽水泵抽水，使锚固装置在压差的作用下压入土中；
(4)收回第一沉箱:
通过向上提升与第一沉箱相连的锚链，将第一沉箱回收，同时将锚体与第二沉箱留在土中；
(5)锚体的下拉旋转，
保持第二沉箱不动，以第二沉箱底部的圆弧板下端部的导引件滑轮为支点，拖曳第一锚链，使锚体向下运动并发生旋转直至锚板达到水平位置或指定角度；
(6)收回第二沉箱；
(7)拖拽与锚胫相连的第二锚链，按照设计要求施加预张拉力，将吸力贯入式下拉旋转锚锚体安装到位。
[0012]本发明的优点和有益效果包括:
1.本发明的吸力贯入式下拉旋转锚在一号沉箱安装就位后，以二号沉箱底部的圆弧板为支点，依靠与圆弧板端部滑轮相连的施工锚链牵引，使锚体在发生旋转的同时产生向下位移，可以避免传统吸力贯入式锚上拉旋转所带来的埋深丢失以及由于埋深丢失所导致的不确定承载力降低。
[0013]2.施工方法简单、易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置的吸力贯入式下拉旋转铺铺体的左视图及主视图。
[0015]图2是吸力沉箱组合体结构示意图。
[0016]图3是吸力沉箱组合体主视图。
[0017]图4是吸力沉箱卡条与卡槽结构示意图。
[0018]图5是本发明所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置施工过程图(第三步至第七步)。
[0019]图6是现有技术的吸力贯入式平板锚的左视图与主视图。
[0020]图7是现有技术的吸力贯入式平板锚安装施工过程图。
[0021]其中，10吸力贯入式下拉旋转锚锚体，11悬臂杆，111第一锚链孔，12锚板开口，130锚链，131第一锚链，132第二锚链，14锚胫，141第二锚链孔，15锚板；
20吸力沉箱，21第一沉箱，22第二沉箱，23第一沉箱下部开口，24第二沉箱下部圆弧板，25导引件，26卡条，27卡槽。
【具体实施方式】
[0022]本发明的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，包括锚体(10)、锚链(130)，沉箱
(20);所述的锚体(10)包括锚板(15)和安装于锚板(15)板面右侧的锚胫(14)，其特征在于，在所述的锚板(15)板面左侧的上部中间位置垂直设置有一个悬臂杆(11)，所述的悬臂杆(11)的末端设置有一个第一锚链孔(111);所述的锚链(130)包括与所述的第一锚链孔(111)相配合的第一锚链(131)和与设置在所述的锚胫(14)上的第二锚链孔(141)相配合的第二锚链(132);所述的沉箱(20)包括可相互组合固定、分离的一个第一沉箱(21)和一个第二沉箱(22);所述的第一沉箱(21)下部右侧具有两个竖直的下部开口(23)，所述的第二沉箱(24)下端部具有一个可与第一锚链(131)相配合的导引件(25);所述的锚体(10)可通过所述的第一沉箱(21)下部的两个下部开口(23)安装在第一沉箱(21)内。
[0023]所述的锚板(15)的中间从下底边起往上延伸开有一个竖直的锚板开口(12)，其开口宽度至少不小于第一锚链(131)的直径。
[0024]在所述的相互组合的第一沉箱(21)右侧外壁和第二沉箱(22)左侧外壁的圆筒长度方向上分别均布有数对可相互配合固定与分离的卡条(26)和卡槽(27)。
[0025]所述的相互组合的第一沉箱(21)的圆筒长度大于第二沉箱(22)的圆筒长度；在远离第一沉箱(21)的第二沉箱(22)圆筒侧下部向下伸出一个第二沉箱下部圆弧板(24)；所述的第二沉箱下部圆弧板(24)下端部具有一个可与第一锚链(131)相配合的导引件
[25]。
[0026]所述的导引件(25)是一个滑轮。
[0027]所述的导引件(25)的另一种形式是一个滑槽。
[0028]本发明的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置施工方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)吸力贯入式下拉旋转锚锚体(10)安装在第一沉箱(21)内:
将第一沉箱(21)水平放置，保证其下部右侧的两个下部开口(23)位于右边；使悬臂杆
(11)位于左侧，将锚板(15)沿第一沉箱(21)下部的两个下部开口(23)嵌入；
(2)组装锚固装置:
将第二沉箱(22)水平放置在已安装好锚体(10)第一沉箱(21)的右侧，将第一沉箱
(21)上的卡条(26)分别卡入第二沉箱(22)上相对应的卡槽(27)内；将第一锚链(131)—端固定在悬臂杆(11)上的第一锚链孔(111)上，另一端穿过锚板开口(12)后，再穿过第二沉箱(22)的导引件(25)后引出；将第二锚链(132) —端固定在锚胫(14)的第二锚链孔(141)上，另一端从第二沉箱(22)圆筒下部伸入并引出；
(3)将锚固装置贯入海底土层:
先在第一沉箱(21)和第二沉箱(22)的通气孔打开的情况下靠自重将其贯入土体，然后关闭通气孔，通过抽水泵抽水，使锚固装置在压差的作用下压入土中；
(4)收回第一沉箱(21): 通过向上提升与第一沉箱(21)相连的锚链，将第一沉箱(21)回收，同时将锚体(10)与第二沉箱(22)留在土中；
(5)锚体(10)下拉旋转，
保持第二沉箱(22)不动，以第二沉箱(22)底部的圆弧板(24)下端部的导引件滑轮
(25)为支点，拖曳第一锚链(131)，使锚体(10)向下运动并发生旋转直至锚板(15)达到水平位置或指定角度；
(6)收回第二沉箱(22)；
(7)拖拽与锚胫(14)相连的第二锚链(132)，按照设计要求施加预张拉力，将吸力贯入式下拉旋转锚锚体(10)安装到位。
【权利要求】
1.一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，包括锚体(10^^^(130)4^^(20)；所述的锚体(10)包括锚板(15)和安装于锚板(15)板面右侧的锚胫(14),其特征在于，在所述的锚板(15)板面左侧的上部中间位置垂直设置有一个悬臂杆(11),所述的悬臂杆(11)的末端设置有一个第一锚链孔(111):所述的锚链(130)包括与所述的第一锚链孔(111)相配合的第一锚链(131)和与设置在所述的锚胫(14)上的第二锚链孔(141)相配合的第二锚链(132)；所述的沉箱(20)包括可相互组合固定、分离的一个第一沉箱(21)和一个第二沉箱(22)；所述的第一沉箱(21)下部右侧具有两个竖直的下部开口(23),所述的第二沉箱(24)下端部具有一个可与第一锚链(131)相配合的导引件(25):所述的锚体(10)可通过所述的第一沉箱(21)下部的两个下部开口(23)安装在第一沉箱(21)内。
2.根据权利要求1所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，其特征在于，所述的锚板(15)的中间从下底边起往上延伸开有一个竖直的锚板开口( 12),其开口宽度至少不小于第一锚链(131)的直径。
3.根据权利要求1所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，其特征在于，在所述的相互组合的第一沉箱(21)右侧外壁和第二沉箱(22)左侧外壁的圆筒长度方向上分别均布有数对可相互配合固定与分离的卡条(26)和卡槽(27)。
4.根据权利要求1所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，其特征在于，所述的相互组合的第一沉箱(21)的圆筒长度大于第二沉箱(22)的圆筒长度；在远离第一沉箱(21)的第二沉箱(22)圆筒侧下部向下伸出一个第二沉箱下部圆弧板(24):所述的第二沉箱下部圆弧板(24)下端部具有一个可与第一锚链(131)相配合的导引件(25).
5.根据权利要求1或4所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，其特征在于，所述的导引件(25)是一个滑轮。
6.根据权利要求1或4所述的一种吸力贯入式下拉旋转锚固装置，其特征在于，所述的导引件(25)是一个滑槽。
7.一种采用权利要求1至4任一项所述的吸力贯入式下拉旋转锚固装置进行吸力贯入式下拉旋转锚的安装施工的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)吸力贯入式下拉旋转锚锚体(10)安装在第一沉箱(21)内: 将第一沉箱(21)水平放置，保证其下部右侧的两个下部开口(23)位于右边；使悬臂杆(11)位于左侧，将锚板(15)沿第一沉箱(21)下部的两个下部开口(23)嵌入； (2)组装锚固装置: 将第二沉箱(22)水平放置在已安装好锚体(10)第一沉箱(21)的右侧，将第一沉箱(21)上的卡条(26)分别卡入第二沉箱(22)上相对应的卡槽(27)内；将第一锚链(131)—端固定在悬臂杆(11)上的第一锚链孔(111)上，另一端穿过锚板开口(12)后，再穿过第二沉箱(22)的导引件(25)后引出；将第二锚链(132) —端固定在锚胫(14)的第二锚链孔(141)上，另一端从第二沉箱(22)圆筒下部伸入并引出； (3)将锚固装置贯入海底土层: 先在第一沉箱(21)和第二沉箱(22)的通气孔打开的情况下靠自重将其贯入土体，然后关闭通气孔，通过抽水泵抽水，使锚固装置在压差的作用下压入土中； (4)收回第一沉箱(21): 通过向上提升与第一沉箱(21)相连的锚链，将第一沉箱(21)回收，同时将锚体(10)与第二沉箱(22)留在土中； (5)锚体(10)下拉旋转， 保持第二沉箱(22)不动，以第二沉箱(22)底部的圆弧板(24)下端部的导引件滑轮(25)为支点，拖曳第一锚链(131),使锚体(10)向下运动并发生旋转直至锚板(15)达到水平位置或指定角度； (6)收回第二沉箱(22)； (7)拖拽与锚胫(14)相连的第二锚链(132),按照设计要求施加预张拉力，将吸力贯入式下拉旋转锚锚体(10)安装到位。
【文档编号】E02D23/00GK104452758SQ201410620884
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】谭慧明, 曹可达, 付惠娇, 王娇娇 申请人:河海大学