[发明专利]一种土塞抽离式吸力锚基础及其施工方法

说明书

本发明公开了一种土塞抽离式吸力锚基础及其施工方法，吸力锚基础包括机电舱、电磁阀和吸力筒；所述机电舱是由上、下封板和钢圆筒围成的腔室，并固定于吸力筒顶板上；机电舱底板中心及外围环向均匀开设孔；潜水泥沙泵置于机电舱腔室中心，其进水口与腔室中心孔对齐，出水管与外界相通；潜水电机环向均匀布置于机电舱中，其转轴穿过下封板四周孔与螺旋钻杆相连；所述吸力筒为上端封闭、下端开口的钢圆筒结构，筒内顶板布设环形引水导管，其两个进水口连接电磁阀，并通过螺栓将电磁阀与机电舱钢圆筒相连。本发明通过在吸力筒顶部加设土塞抽离设备，能有效消除吸力锚沉贯过程中的土塞现象，且所有设备集成于机电舱内，后期可整体回收。

技术领域

本发明涉及一种土塞抽离式吸力锚基础及其施工方法，属于海洋工程技术领域。

背景技术

吸力锚作为海上浮动式平台的基础之一，一般为上端封闭、下端开口的圆筒形结构，顶板留有排水孔连接抽水设备，并通过锚链与浮动式平台连接，形成锚泊系统。吸力锚沉贯过程中，首先利用自重沉入海床一定深度，形成筒内封闭环境，随后利用抽水设备抽出筒内海水，在筒内外压差作用下继续下沉，直至沉到设定深度为止。相比于传统的重力式基础，它具有造价低、设计简单、安装工艺先进、适用范围广、可重复使用等优势。然而，在吸力锚基础沉锚过程中，当筒内外水压差和渗流力较大时，锚筒内土体容易发生塑性破坏，导致泥面隆起，并在沉锚后期提前与锚顶板接触，阻碍吸力锚的继续下沉，造成沉锚达不到设计深度。土塞的存在，不仅给沉锚施工带来一定的困难，而且会降低基础服役期间的承载力，并引发海流对锚筒周围土体的冲刷刨蚀，缩短基础的工作寿命，从而危及海上工作平台的安全。

由于水下施工的不便及吸力锚锚筒的封闭性，土塞问题一直困扰着吸力锚技术的进一步发展，尤其是位于大陆架水域的近海工程。中国发明专利“201510536267.7”公开了一种伞式海底吸力锚基础的安装设备及安装方法；该发明在吸力锚主筒顶板布置两台潜水泵，在筒内布设与潜水泵相连的喷射管系统，通过监测数据协调两台潜水泵的工作状态，保持其中一台冲刷泥土另一台抽离泥浆的状态，最终消除土塞；该发明可以消除一定的土塞，但土塞难以形成整体泥浆状，增加了抽吸难度。中国发明专利“201610306763.8”公开了一种能自动消除土塞的吸力锚；该发明通过在锚筒内顶部中心位置安装一个与外界相通的可旋转喷头，利用喷头上的多角度引水导管冲刷泥土，最后由潜水泵将泥水混合物抽离；该发明可以达到自动消除土塞的目的，但土塞消除效果不可控，土塞抽吸效率低。

发明内容

本发明旨在提供一种土塞抽离式吸力锚基础及其施工方法，在吸力筒顶部加设土塞抽离设备，有效消除吸力锚沉贯过程中的土塞现象，且所有设备集成于机电舱内，作业结束后可整体回收。

本发明提供了一种土塞抽离式吸力锚基础，包括机电舱、潜水泥沙泵、潜水电机、电磁阀和吸力筒；所述吸力筒为上端封闭、下端开口的圆筒结构，吸力筒内顶板边缘布设引水导管，并在吸力筒顶板中心处及外围沿圆周方向均匀开设孔，且外围设置的孔对应安装有螺旋钻杆；

所述螺旋钻杆设有四根，与吸力筒顶板外围布设的孔对应，孔沿圆周方向间隔90°均匀设置。

在吸力筒上方设有机电舱，吸力筒顶板与机电舱的下封板连接；所述机电舱是由上封板、下封板和钢圆筒围成的腔室，通过螺栓固定在与之等径的下部吸力筒顶板上，并保持同轴对齐，且在连接处设有止水橡胶带；机电舱的上封板底部焊接有控制面板，机电舱内设有潜水泥沙泵、潜水电机，所述潜水泥沙泵置于机电舱腔室中央，机电舱的下封板在吸力筒顶板开设孔位置处对应开设孔，且在孔周围焊接有钢圆筒底座，防止海水和泥沙进入舱内对设备造成破坏；潜水泥沙泵通过螺栓固定于下封板的中心钢圆筒底座上，泵的进水口与吸力筒相通，出水口与外界相通；所述潜水电机通过与机电舱下封板的周边钢圆筒底座连接，潜水电机环向对称布置于机电舱内，并穿过周边钢圆筒底座与螺旋钻杆相连；