[发明专利]海上潜式箱型基础结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋结构工程的基础结构体系，具体的说，是涉及一种可浮运的海上潜式基础结构及施工方法。 

背景技术

目前在海洋结构工程中，常用的基础型式包括桩基、支架式基础、导管架式基础、重力基础、筒型基础和浮动平台结构等几种。 

一般情况下，桩基、支架式基础或导管架式基础所用钢管桩直径较大，重量较重，因此需要费用较高的打桩设备和海上运输设备进行施工。重力式基础需要提前对施工海域的海床设计处理，以使其能够承受较大的重力式基础传递的荷载，而处理海床需要的费用较高，尤其在水深条件较深时，涉及的机械设备及施工材料成本都比较高。筒型基础主要为长筒状的钢制结构，施工过程虽然对设备要求不高，但其在工作状态下很容易产生钢结构屈曲或下沉不到位的情况，往往难以达到基础上结构物的载荷要求。浮式平台结构目前有Spar平台或张力腿平台，其设计、建造和施工均比较复杂，成本投入非常高，对海域深度也有特别要求，特别是常见的浮式基础结构，施工设备要求较高，海域施工时费用较高。 

综上所述，现有常见的海上基础结构形式通常结构重量较大，材料成本较高，施工过程对海洋条件、施工机具和施工周期要求也都比较高。 

发明内容

本发明要解决的是传统海上潜式基础结构形式通常结构重量较大，材料及施工成本较高的技术问题，提供一种新型的海上潜式箱型基础结构及其施工方法。 

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现： 

一种海上潜式箱型基础结构，包括密封空心且外形为宽扁柱体的基础主体，所述基础主体顶部设置有进气/水孔和排气/水孔，所述基础主体底面周边均布地连接有结构锚链，所有的所述结构锚链底端连接在一起，并且通过锚泊锚链连接于固定在海床的锚体。 

所述基础主体内设置有由钢板隔成的分舱结构，各个所述分舱结构之间设置有舱门。 

所述分舱结构为方格状或蜂窝状。 

所述基础主体的材料为钢材或混凝土。 

所述锚体为桩结构、吸力锚、平板锚或重力式锚其中的一种。 

一种海上潜式箱型基础结构的施工方法，包括如下步骤： 

a.根据基础上部的结构物载荷进行基础主体浮力设计，预制带有结构锚链的基础主体、锚体和锚泊锚链； 

b.将锚体沉入海底并固定于海床，锚体与锚泊锚链连接，锚泊锚链末端连接浮标作为施工指示标记； 

c.干拖或湿拖基础主体至施工场地， 

d.采用辅助施工船舶上的泵送水系统通过进气/水孔向基础主体内打入水体，直至基础主体下沉潜入水中并到达设计深度，关闭泵送水系统，密封进气/水孔； 

e.借助浮标的指示作用，将基础主体底部的结构锚链的底端连接点与锚泊锚链连接浮标的一端相连接，构成锚链系统，同时拆除浮标； 

f.采用辅助施工船舶上的泵送气系统通过进气/水孔向基础主体内打入气体，打入的气体将基础主体内部的水体通过排气/水孔置换出基础主体，基础主体整体的浮力增加至设计值后，关闭泵送气系统，密封进气/水孔和排气/水孔。 

当基础主体设置分舱结构时，基础主体中分舱结构之间的舱门在施工过程中全部打开，在施工之后的工作状态下全部关闭。 

本发明的有益效果是： 

（一）本发明设计构思完整巧妙，核心技术原理明确，使用结构自身的浮力所提供的恢复力矩来抵抗使用过程中出现的倾覆力矩，当上部结构物传来弯矩等荷载时，基础的浮心与锚点之间的力臂可有效恢复基础的稳定状态，能够保证基础上部结构系统使用的稳定条件。 

（二）本发明的基础主体为中空结构，材料用量较少；锚体为海洋工程中较为通用的锚体形式，施工简单，成本较低；锚链也为普通锚泊系统的锚链，目前国产的锚链即可满足要求，不需进口昂贵的张力腿系统所需的锚链，因此整体基础的结构材料成本很低。 

（三）本发明的施工方法仅需较为通用的设备即可完成，基础主体运输也可自浮拖航，安装过程通过箱型基础结构自身的浮力调节实现下沉和锚链张紧，所需施工设备较少，并 且涉及的都是较为常见的海上施工设备，施工过程简便、快速，大幅度降低了基础结构的海上安装成本和现场施工费用，能够显著节省综合造价。 

附图说明

图1是本发明所提供的海上潜式箱型基础结构的示意图； 

图2是本发明所提供的基础主体的横向剖切图； 

图3是本发明所提供的海上潜式箱型基础结构施工方法中第二步和第三步的施工示意图； 

图4是本发明所提供的海上潜式箱型基础结构施工方法中第四步的施工示意图。