本发明涉及海洋浮式平台领域,尤其涉及一种用于安装吸力贯入式板锚的吸力沉箱及使用方法。
背景技术:
1、深海油气资源对保障我国的能源独立性具有战略性意义,而深水浮式风电资源则为有效地过渡到能源转型和实现“双碳”目标提供了保障。海洋浮式平台是深海能源开发的中枢纽带,为深海油气的勘探生产、海上风机的运行发电提供了有效的支撑点。海洋浮式平台的首要设计目标是运行的稳定性,而稳定性主要依靠锚链连接海底锚固来提供稳定性张力。由于海底岩土的自然沉积过程,深海浅层土体一般为低强度、高压缩性的软黏土。同时,深海环境具有风速大、波浪高的特点。因此,如何在深海极端气候、恶劣地质环境下安全、经济、有效地设计锚固,是海洋平台稳定运行和海洋能源持续开采过程中亟需解决的重大问题。
2、常见的浮式平台的锚固采用吸力桩,但是吸力桩的承载效率相对较低、造价昂贵、施工成本高。吸力贯入式板锚则借助吸力沉箱安装到指定深度,从而调动海底深部高强度岩土承载力,从而优化锚固设计。因此,吸力贯入式板锚可作为浮式平台锚链的另一种锚固基础。
3、传统吸力贯入式板锚的安装一般将板锚插入吸力沉箱的底部凹槽,然后借助吸力沉箱安装技术安装到指定深度。此方法的缺点在于:(1)吸力沉箱底部与板锚位置一致,从而增加了吸力沉箱安装所需的长度,并且增加了对吸力沉箱的安装阻力,从而增加了施工难度和安装遇阻的风险;(2)吸力沉箱将板锚安装至指定深度,在回收吸力沉箱时,对板锚四周土体包括板锚法向受力最大的土体,均造成扰动,从而降低板锚的极限承载力;(3)板锚的最大埋深深度局限于吸力沉箱的长度,如果需要增加板锚的埋深,则需要单独制造另一长度的吸力沉箱,从而增加施工成本。
4、因此,本领域的技术人员致力于开发一种用于安装吸力贯入式板锚的吸力沉箱及使用方法。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是现有的吸力沉箱底部与板锚位置一致,从而增加了吸力沉箱安装长度和安装阻力,增加了施工难度和安装遇阻的风险。
2、为实现上述目的,本发明提供了一种用于安装吸力贯入式板锚的吸力沉箱,其特征在于,所述吸力沉箱在安装吸力贯入式板锚时可以调节所述吸力贯入式板锚的埋深深度,所述吸力沉箱底部设有多块挡板,所述挡板固定安装在所述吸力沉箱底部的两个侧面,所述吸力贯入式板锚插入在所述挡板之间或者所述挡板内部的插槽中,所述挡板上安装有阻挡连接件,所述阻挡连接件用于调整所述吸力贯入式板锚的埋深深度。
3、进一步地,所述多块挡板通过焊接方式固定安装在所述吸力沉箱底部的两个侧面上,所述吸力沉箱底部的每个侧面安装数量一致的所述挡板。
4、进一步地,当所述挡板的数量为四块时,在所述吸力沉箱底部的每个侧面安装两块所述挡板,安装在同一个侧面的所述两块挡板采用相同尺寸及长度,或者所述两块挡板设置为一长一短,所述吸力贯入式板锚插入在所述两块挡板之间。
5、进一步地,当所述挡板的数量为两块时,所述挡板在所述吸力沉箱底部的每个侧面安装一块,所述挡板的底部开槽用于插入所述吸力贯入式板锚。
6、进一步地,所述挡板的截面采用箱型截面、工字钢截面和实心截面中的一种或者几种的组合。
7、进一步地,所述挡板的截面设置为沿长度方向保持不变,或者逐渐变化以优化接触下部高强度土体的阻力。
8、进一步地,所述挡板设置有加固肋板,所述加固肋板的数量根据实际安装需要确定。
9、进一步地,所述阻挡连接件通过固定连接件插入所述挡板内部设置的凹槽内,所述固定连接件设置为钢栓或类似阻挡组件。
10、进一步地,所述阻挡连接件通过焊接方式固定安装在所述挡板中。
11、另一方面,本发明还提供了一种用于安装吸力贯入式板锚的吸力沉箱使用方法,所述方法使用本发明提供的吸力沉箱安装所述吸力贯入式板锚,包括如下步骤:
12、s101:根据所述吸力贯入式板锚板锚所需埋深深度,确定所述吸力沉箱和所述挡板的长度,并调节所述阻挡连接件在每侧所述挡板之间的位置,或者根据需要不安装所述阻挡连接件;
13、s103:将所述吸力贯入式板锚插入所述吸力沉箱底部的所述挡板中间缝隙,使得所述吸力贯入式板锚上端紧贴所述阻挡连接件;当不采用所述阻挡连接件时,所述吸力贯入式板锚上端紧贴所述吸力沉箱底部,或者紧贴所述挡板内部缝隙上端;
14、s105:将所述吸力沉箱和所述吸力贯入式板锚的结合整体通过吊装竖直沉入至海底泥面,并利用其重力将所述吸力沉箱和所述吸力贯入式板锚安装至最大埋深并确保所述吸力沉箱底部在海底泥面以下;
15、s107:通过所述吸力沉箱负压压装组件将所述吸力沉箱和所述吸力贯入式板锚安装至设计埋深;
16、s109:通过所述吸力沉箱压装组件增加所述吸力沉箱内部压力和吊装拉力回收所述吸力沉箱。
17、在本发明的较佳实施方式中,和现有技术先比,本发明具有如下有益效果:
18、1、本发明采用挡板取代传统吸力沉箱的底部凹槽,挡板表面积小于吸力沉箱下部表面积,避免过多接触下部高强度土体,从而减少安装时吸力沉箱侧阻力;
19、2、本发明可以缩短吸力沉箱的长度,降低安装板锚时的安装遇阻风险,节省吸力沉箱制造和安装时的施工成本。
20、3、本发明提供的挡板仅在吸力贯入式板锚边缘临时固定,在安装完成后回收吸力沉箱时,仅对吸力贯入式板锚边缘土体产生扰动,对吸力贯入式板锚法向最大受力土体的扰动大大减小,从而提高吸力贯入式板锚的极限承载力,缩小吸力贯入式板锚的尺寸和埋深深度,节约吸力贯入式板锚的制造和施工成本。
21、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
1.一种用于安装吸力贯入式板锚的吸力沉箱,其特征在于,所述吸力沉箱在安装吸力贯入式板锚时可以调节所述吸力贯入式板锚的埋深深度,所述吸力沉箱底部设有多块挡板,所述挡板固定安装在所述吸力沉箱底部的两个侧面,所述吸力贯入式板锚插入在所述挡板之间或者所述挡板内部的插槽中,所述挡板上安装有阻挡连接件,所述阻挡连接件用于调整所述吸力贯入式板锚的埋深深度。
2.如权利要求1所述的吸力沉箱,其特征在于,所述多块挡板通过焊接方式固定安装在所述吸力沉箱底部的两个侧面上,所述吸力沉箱底部的每个侧面安装数量一致的所述挡板。
3.如权利要求2所述的吸力沉箱,其特征在于,当所述挡板的数量为四块时,在所述吸力沉箱底部的每个侧面安装两块所述挡板,安装在同一个侧面的所述两块挡板采用相同尺寸及长度,或者所述两块挡板设置为一长一短,所述吸力贯入式板锚插入在所述两块挡板之间。
4.如权利要求2所述的吸力沉箱,其特征在于,当所述挡板的数量为两块时,所述挡板在所述吸力沉箱底部的每个侧面安装一块,所述挡板的底部开槽用于插入所述吸力贯入式板锚。
5.如权利要求3或4所述的吸力沉箱,其特征在于,所述挡板的截面采用箱型截面、工字钢截面和实心截面中的一种或者几种的组合。
6.如权利要求5所述的吸力沉箱,其特征在于,所述挡板的截面设置为沿长度方向保持不变,或者逐渐变化以优化接触下部高强度土体的阻力。
7.如权利要求6所述的吸力沉箱,其特征在于,所述挡板设置有加固肋板,所述加固肋板的数量根据实际安装需要确定。
8.如权利要求7所述的吸力沉箱,其特征在于,所述阻挡连接件通过固定连接件插入所述挡板内部设置的凹槽内,所述固定连接件设置为钢栓或类似阻挡组件。
9.如权利要求7所述的吸力沉箱,其特征在于,所述阻挡连接件通过焊接方式固定安装在所述挡板中。
10.一种用于安装吸力贯入式板锚的吸力沉箱使用方法,其特征在于,所述方法使用如权利要求1-9任意一项所述的吸力沉箱安装所述吸力贯入式板锚,包括如下步骤: