[发明专利]海底双筒吸力锚

说明书

技术领域

本发明涉及一种土木技术，尤其是一种海底双筒吸力锚。

背景技术

吸力锚可以用来为船只提供系泊力，也可以作为海洋平台等结构物的基础结构，其结构一般为顶端封闭、下端敞开的倒置筒状,锚筒侧壁材料为钢材，顶盖一般为钢材和钢筋混凝土材料，锚筒顶盖留有抽水孔以连接抽水管路和潜水泵。起初借助重力沉入海底一定深度，然后利用水下潜水泵抽出筒内水体，形成内外压差，使锚筒缓慢下沉。当锚筒顶部与海底接触时，锚筒下沉停止，此时卸去潜水泵，吸力锚安装完成。吸力锚安装完成后，负压消失，这时的吸力锚实际上就如同常规的埋入式短桩，承载力主要依靠筒体内外壁与土的摩擦力。

目前的张力腿平台或利用张力腿原理形成的垂直系泊系统，大多使用桩式锚，主要因为桩锚可以增大直径或长度来满足承载力设计要求。随着技术的不断提高，海洋工程逐渐向深海发展，由于深海的打桩技术问题难以解决，导致桩式锚的深海安装难度大，当水深超过1000m 时，桩式锚已不适用。

吸力锚在深海施工简便、使用安全可靠且可以重复利用，是深海工程中有较好发展前景的基础形式。然而，由于吸力锚为垂直贯入土体，其垂向抗拔承载力远远小于其侧向承载力，导致吸力锚的垂直极限承载能力有限。而提高吸力锚垂直承载力的现有方法主要是增大锚的直径或长度，而增大吸力锚的直径和长度将增加安装阻力，使吸力锚失去原有的安装简便的优势。因此, 如何设计一种结构简单并极大提高垂直极限承载能力的吸力锚是目前有待解决的问题。

相关模具研究现状如下所示：

（1）申请号为200710177337.X的中国专利申请介绍了一种海底用吸力式基础。该吸力锚包括锚桶和锚顶上端的稳定盘，降低了吸力锚周围土体的软化程度，消除了土体液化，提高了吸力锚的稳定性和可靠性，但该吸力式基础不能提高其垂直极限承载能力。

（2）申请号为200920239914.8的中国专利介绍了一种海底裙式吸力锚。该吸力锚包括锚桶和连接有裙边的加强盘，解决了吸力式基础施工成本高、水平承载力小和桶体上部周围的海床土体冲蚀问题，但该吸力锚不能提高其垂直极限承载能力。

（3）申请号为200910225767.3的中国专利申请介绍了一种胀紧式深海吸力锚及其安装方法，该吸力锚能够增加深海锚的竖向承载力和抗拔力，但该吸力锚及安装方法过程复杂且无法极大的提高垂直极限承载力。

（4）申请号为201310091856.X的中国专利申请介绍了一种海底吸力锚。该吸力锚包括主桶、筒裙和锚枝等，整个纵断面呈“伞”状，提高吸力锚的整体稳定性，增加抗拔力和水平承载力，增强抗波浪冲蚀性能，但该吸力锚无法极大的提高垂直极限承载力。

（5）申请号为201310566730.3的中国专利申请介绍了一种带附着裙边的吸力锚。该吸力锚包括锚筒、附着裙边、多根拉力链和导向环，有良好的垂直极限承载能力，但该吸力锚及安装方法过程复杂且无法极大的提高垂直极限承载力。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种海底双筒吸力锚，该吸力锚能够极大提高吸力锚极限抗拔承载力和水平承载力。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种海底双筒吸力锚，包括底部敞开、顶端封闭的内锚筒，底部敞开、顶盖呈圆环状的外锚筒，外锚筒套装于内锚筒外部的中部以下位置，内锚筒顶端设有与其内部连通的第一排水孔，外锚筒顶盖上设有与其内部相通的第二排水孔和若干导管，每根导管下端通过均轴承连通设置于外锚筒内部的可旋转喷头，轴承的外圈与喷头连成一体，轴承的内圈与外锚筒顶盖连成一体，轴承中空构成可旋转喷头的通道并与导管相连，使高压水进入可旋转喷头；

所述可旋转喷头上半部分为与轴承外圈直径相等的空心短管，空心短管的上端与轴承外圈固定连接为一体；可旋转喷头下半部分为内部空心的半圆盘体，且半圆盘体的平面断面处与空心短管的下端面密封连接，空心短管的空腔与半圆盘体的空心连通，半圆盘体的弧形边缘上设置有与半圆盘体断面夹角分别为0°、30°、45°、60°和90°的引水导管，引水导管与半圆盘体的空心连通，当高压水沿引水导管喷出时，在竖直面会形成扇形冲击水柱；

所述0°引水导管沿水平方向延伸，且末端部分水平折弯，折弯部分的中心延长线与轴承外圈相切，随着高压水的喷出会产生沿圆周切向的反作用力，实现喷头自旋转，进而水柱会对外锚筒横截面所有土塞进行冲刷，不仅实现对锚筒侧壁泥土的冲刷，且扩大其余引水导管的冲刷范围。

所述导管的外壁通过连接杆与内锚筒外壁固定连接。