[发明专利]一种主副桶海床贯入装置及其施工方法

说明书

本发明公开了一种主副桶海床贯入装置的施工方法，包括主桶、副桶，主桶外壁上下部分别套装有上部主套圈、下部主套圈，上、下部主套圈外壁分别安装有多个上部副套圈、多个下部副套圈；副桶套装于主桶外上下对应的上部副套圈、下部副套圈内；施工时组装各构件；起吊主桶与副桶组装成的整体结构，依靠自重下沉接触海床；在吸力作用下把桶形基础贯入至设计深度；移除副桶。本发明利用副桶协助主桶贯入海床，可降低主桶内外的压力差，从而消除主桶内的土塞现象；若主桶沉贯时发生倾斜，可通过调节不同方位的副桶内部的负压差，可对主桶进行调平与纠偏；副桶内产生土塞现象对施工无影响；副桶属于临时性、辅助性施工结构，可反复利用，综合成本较低。

技术领域：

本发明涉及海洋工程中的桶形基础，具体涉及一种主副桶海床贯入装置及其施工方法。

背景技术：

桶形基础产生于二十世纪九十年代的挪威，是一种带裙的圆板基础，由于其具有减小工程量、节约投资、缩短海上施工时间、可重复使用等特点，逐渐被运用至海洋平台与海上风电基础中。

在桶形基础的设计和施工安装中还存在一些问题亟待解决。其中，土塞现象就是近年来困扰桶形基础技术的难题之一。所谓土塞现象，是指桶形基础贯入海床过程中，桶内泥面在桶内外压差或渗流力作用下向上壅高，并在桶形基础贯入后期提前和桶顶接触，使桶形基础不能下沉至设计深度。在渤海进行的几项桶形基础制作的吸力锚安装工程中，发生的土塞高度一般为10～30cm。1981年在GORM油田进行桶形基础制作的吸力锚沉放工程中，也遇到了土塞问题(沉放吸力锚的海底土质主要为砂土，锚内土塞的最大高度可达近3m)，土塞的发生使吸力锚不能沉到预定的设计深度，除给安装施工带来了困难，延长了海上安装作业的时间外，还在一定程度上降低了吸力锚的承载力。同时，由于土塞使锚顶高出海底泥面，引起锚附近流场的改变，形成对锚周围土体的冲刷，进一步降低了吸力锚的承载力，对于像渤海等浅海水域，这种影响尤为显著。它给吸力锚带来的危害是不容忽视的(从回收吸力锚的泥痕可以看出，这种局部冲刷的深度可达1.5m)。可见，有待发展减弱或消除桶形基础内部土塞现象的技术。

桶形基础施工过程中另一个问题是出现倾斜时如何准确、快速的纠偏。由于桶形基础尺寸较大，若在沉贯海床过程中出现大于允许范围的倾斜，需在校正、纠偏后方可继续施工。若纠偏过程耗时太长，则大大增加在海上施工时间与费用。若桶形基础倾斜严重时，甚至可能难以纠偏到位而导致施工失败。

中国专利授权公告号CN206015703U中公开了一种桶形基础辅助沉贯装置，利用次加载桁架、主加载桁架与四个桶形基础协助待沉贯桶形基础进行施工，可降低待沉贯桶形基础内部的压力差从而降低土塞现象，但该技术难以对桶形基础施工过程进行校正与纠偏。授权公告号CN205012359U中公开了一种可调沉贯方向的分仓桶形基础，桶形基础内部用十字型钢板将桶形基础的上半部分为四个仓域，通过调节与控制四个仓域的负压差以达到调节桶形基础的沉贯方向，但该技术无法降低或消除桶形基础内部的土塞现象。

桶形基础的现有施工技术中，往往难以同时具有消除土塞现象与实现纠偏的能力。可见，有必要发展既能消除土塞现象、又能实现纠偏的桶形基础构型及相应施工方法，促进桶形基础施工技术的革新与进步。

发明内容：

为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种主副桶海床贯入装置及其施工方法，施工过程中利用副桶协助主桶贯入海床，降低了主桶内外的负压差，从而达到消除主桶内土塞现象的效果；另一方面通过控制与调节副桶的负压，可实现对主桶沉贯方位的校正与纠偏，即能实现同时具备消除土塞现象与纠偏的功能。

本发明的技术方案如下：

一种主副桶海床贯入装置，包括主桶、副桶，主桶、副桶倒置且桶顶设有进出水阀，其特征在于，所述主桶外壁上下部分别套装有上部主套圈、下部主套圈，上部主套圈、下部主套圈外壁分别安装有对称分布的多个上部副套圈、多个下部副套圈，上部副套圈、下部副套圈的上下位置一一对应；