[发明专利]应用于吸力筒型基础的机械式抗土塞装置及其施工方法

说明书

本发明公开了一种应用于吸力筒型基础的机械式抗土塞装置及其施工方法，包括位于吸力筒内的下部机械结构及位于吸力筒上部的动力与控制结构；所述吸力筒顶部具有预留孔，所述下部机械结构包括位于吸力筒内部的筒塞，所述筒塞外壁与吸力筒内壁保持密封，所述动力与控制结构具有驱动筒塞沿吸力筒竖向移动的驱动装置。吸力筒型基础进行沉贯作业时通过动力与控制结构调节下部机械结构，使筒塞进行竖向运动，压住筒底土体使其无法隆起。通过上述技术方案，能够显著降低土塞效应对吸力筒沉贯施工的影响，提高施工效率，降低施工成本。

技术领域

本发明属于海上风电基础施工技术领域，更具体的说是涉及一种应用于吸力筒型基础的机械式抗土塞装置。

背景技术

吸力筒型基础是一种极具潜力的环境友好型海上结构基础，与其他海洋基础相比，吸力筒型基础主要是利用从筒内泵出气体或者液体产生压力差形成吸力下沉，具有结构形式简单、安装就位方便、可重复使用和造价低等优点。由于吸力筒型基础发展时间比较短，在设计和施工过程中还存在着一些问题需要解决，土塞问题就是其中之一。

所谓土塞问题，即吸力筒内泥面在筒内外压力差或者渗流力的作用下向上雍高，并在吸力筒沉贯后期提前和筒顶盖接触，使吸力筒不能下沉至设计深度。土塞的出现，给吸力筒施工带来了困难，延长了吸力筒海上安装的时间。同时还会造成海底水流对筒体周围土体的冲刷，缩短吸力筒的使用寿命。

因此对吸力筒进行改进，进而提供一种抗土塞的装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是吸力筒下沉过程中因土塞问题无法达到设计深度，给吸力筒施工带来了困难，延长了吸力筒海上安装的时间。

本发明的具体实施方案是：一种应用于吸力筒型基础的机械式抗土塞装置，其特征在于，包括位于吸力筒内的下部机械结构及位于吸力筒上部的动力与控制结构；所述吸力筒顶部具有预留孔，所述下部机械结构包括位于吸力筒内部的筒塞，所述筒塞外壁与吸力筒内壁保持密封，所述动力与控制结构具有驱动筒塞沿吸力筒竖向移动的驱动装置。

进一步的，所述动力与控制结构包括防水外壳，所述驱动装置包括防水外壳下部经轴承连接有与筒塞螺纹配合的传动螺杆及能驱动传动螺杆转动的动力机组，所述吸力筒内壁固定有限制通塞转动的限向轨道，所述限向轨道具有两个以上。

进一步的，所述传动螺杆位于吸力筒型基础的纵向中轴线上，传动螺杆的顶端探出吸力筒的顶部；防坠块具有与传动螺杆连接的内孔螺纹，用于防止筒塞在施工过程中脱离传动螺杆。

进一步的，筒塞中部具有与传动螺杆表面螺纹配合的内孔螺纹，所述筒塞周向开有供限向轨道使用的凹槽，所述筒塞阻燃密封圈套在筒塞周向以使筒塞与吸力筒内壁接触处保持密封。

进一步的，所述防水外壳包括防水壳底座及焊接于防水壳底座上部的防水壳外罩，所述防水壳底座穿过传动螺杆并焊接在吸力筒顶部上；传动螺杆上端套有传动螺杆阻燃密封圈，传动螺杆阻燃密封圈按压在防水壳底座上，完成对吸力筒顶部与防水外壳的密封；

进一步的，所述传动螺杆伸入防水外壳内的一端同轴固定有传动齿轮，所述动力机组包括主力动力机组及备用动力机组，所述主力动力机组及备用动力机组均包括齿轮变速箱与电动机，所述齿轮变速箱内具有与传动齿轮啮合的输出齿轮。

进一步的，所述防水壳底座上还固定有为动力机组提供电源的电源组及控制模块。

进一步的，所述轴承固定于传动螺杆与吸力筒顶部接触处，所述限向轨道焊接在吸力筒内壁，在所述防水壳外罩顶部安装有能启闭的维修顶盖。

进一步的，述限向轨道沿吸力筒内壁呈环向均匀分布。

本发明还包括一种利用如上所述的应用于吸力筒型基础的机械式抗土塞装置的施工方法，其特征在于，按照如下步骤进行：