基于重力的結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及一種用于支承離岸設(shè)備的基于重力的結(jié)構(gòu)。
[0002]具體而言，本發(fā)明涉及一種用于以技術(shù)上有效的方式支承基于重力的結(jié)構(gòu)的技術(shù)。本發(fā)明尤其針對減少與軟土引起的孔隙壓力效果和結(jié)構(gòu)下方的水穴引起的栗送效果相關(guān)聯(lián)的冋題。
[0003]更具體而言，本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的基于重力的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004]已知的是離岸設(shè)備如風力渦輪機等通常支承在海底上的由其自身重量帶來穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)上，通常在此領(lǐng)域中稱為基于重力的結(jié)構(gòu)(GBS)。使用用于支承各種類型的離岸設(shè)備的基于重力的結(jié)構(gòu)因此是公知的。
[0005]當配置于海底上時，盡管基于重力的結(jié)構(gòu)主要由其自身重量帶來其穩(wěn)定性，但此結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是此技術(shù)領(lǐng)域中很普遍的關(guān)注問題，特別是因為此結(jié)構(gòu)所處的海底上的孔隙壓力效果和栗送效果。
[0006]某些類型的海底(特別是沙、淤泥和粘土)承載負載的能力通常由周期負載引起的增大的孔隙水壓力而削弱?；路降暮Ｋ徊都以谕ǔ碜圆ɡ?、流動和風的周期負載的情況下，大體上稱為’孔隙壓力累積’的壓力累積出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)下方的土壤中。過大的孔隙壓力可引起基座重量的一部分由水墊支承，且因此，該重量變得相對于抵抗負載低效。
[0007]留在基座下方的水穴惡化孔隙壓力累積的效果，因為它們在基座經(jīng)歷例如來自波浪、流動或風的周期負載時生成〃栗送〃效果。
[0008]為了克服如上文所述的問題，已知的是通過專用船舶除去易于孔隙壓力累積的層來對海底疏浚。然而，疏浚操作很昂貴且干擾海洋環(huán)境。通常，相對較大的體積需要疏浚，且使挖掘的材料沉積回海底上進一步干擾海洋生境。
[0009]另一種技術(shù)在于將礫石層置于海底上，且然后將基座置于礫石層上。此礫石層在很嚴格的公差內(nèi)放置，以便在基底下獲得期望的避免水穴的效果。該方法通常與疏浚組合使用。然而，由于填充礫石層中的石頭之間空隙的海底沉積物，故底座下方的不均勻沉陷可能導(dǎo)致承載能力的逐漸損失、底板上的不必要的負載和基座的傾斜。在該技術(shù)中，基座具有大體上平坦的下側(cè)或具有小肋條或類似物的下側(cè)。這提供了在經(jīng)歷流動、波浪和風引起的較大側(cè)力時阻止基座滑動的有限能力。
[0010]屬于本申請人的美國專利申請公開案US2011/0305523公開了一種基座，其具有底部板塊(slab)和從底部板塊向上延伸的壁，還有從底部板塊向下延伸的周向裙部，以限定板塊下方的至少一個隔間。該公開案還公開了一種將圓形裙部內(nèi)的有限空間分成一定數(shù)目的隔間的徑向裙部。所述裙部通過將負載傳遞至更深的土層來改善基座的承載能力，且圓形裙部沿外周減小來自海底可能的沖刷的惡化效應(yīng)。
[0011]本專利公開案還教導(dǎo)了將灌漿施加到隔間中，以避免充水穴捕集在基座的底部與海底之間。裙部將隔離基座下方的土壤，且包圍土壤內(nèi)的任何水穴。
[0012]以上專利申請中公開的設(shè)計由于使用灌漿而很昂貴。此外，注射灌漿進一步阻止了水從基座下方的海底中的土壤排水，增大了潛在的孔隙壓力累積。
[0013]孔隙壓力減小且因此強穩(wěn)效果還可通過提供排水管來在海底處獲得，所述排水管提供了將過大的水壓排出基座下方的土壤的流動通道。例如，該方法從FR2664311、US4693637、GB1472538和US2895301中獲知，但強穩(wěn)效果隨離排水點的距離而迅速減小。因此，排水的有益效果有限，除非排水點的數(shù)目很多，且因此很昂貴。此外，排水通道必須保持暢通(未由海底沉積物堵塞)，以便連續(xù)從土壤提供排水。
[0014]使較大數(shù)目的管延伸到海底也生成較大的穿入阻力，其必須在基座安裝期間被克月艮。這可限制可實現(xiàn)的裙部長度，且因此限制在較大深度處更好到達土壤的能力。
[0015]增大結(jié)構(gòu)的大小或增加壓載物重量來補償孔隙壓力累積引起的損失的承載能力會增加制造成本，卸載和安裝成本，且還趨于吸引較大的波浪負載。其還可進一步增大孔隙壓力累積，從而減小承載能力的改善。
[0016]因此，需要基于重力的結(jié)構(gòu)，其大致減少與結(jié)構(gòu)下方的水穴引起的孔隙壓力累積和栗送效果相關(guān)聯(lián)的問題。
[0017]此外，基于重力的基座典型地設(shè)有通常被稱為沖刷保護的侵蝕保護。期望的是避免基座周圍的水移動引起的侵蝕，因為此類侵蝕可危害基座，且導(dǎo)致其不穩(wěn)定。
[0018]用于沖刷保護的最普遍的系統(tǒng)是置于基座周圍的小巖石層，稱為〃過濾層"。通常，過濾層需要由重物保持就位，例如，較大的巖石，稱為"護面層"。
[0019]當前的該現(xiàn)有技術(shù)在于在安裝基座之后安裝護面層或安裝兩個層。這使得在從基座安裝以及到圍繞其放置沖刷保護的周期期間，基座易于侵蝕。此外，本領(lǐng)域中已知的沖刷保護迄今已知并未有助于減小所保護的結(jié)構(gòu)下方的海底中的孔隙壓力累積。
[0020]因此，還需要一種基于重力的結(jié)構(gòu)，其克服之前段落中指出的缺陷，以及如上文詳細論述的其它缺陷。
[0021]本發(fā)明通過提供置于礫石層上的有裙部的基于重力的結(jié)構(gòu)來滿足上述需求和其它相關(guān)聯(lián)的需求，礫石層用作基座下方的排水層，且用作圍繞基座的沖刷保護過濾層。在優(yōu)選實施例中，礫石層在安裝基座之前預(yù)先置于海底上。礫石層中的巖石之間的孔隙開口用作大量排放通道。這允許了孔隙壓力有效地經(jīng)由礫石層和經(jīng)由基座的基部中的開口排出至結(jié)構(gòu)周圍的環(huán)境水中。其通過除去或至少大致減小栗送效果來進一步減小基座下的水穴的不利效果。
[0022]礫石層的等級選擇成使得礫石層還加強穿過其的排水，且同時以便它們防止海底沉積物填充礫石層中的石頭之間的空隙，這將阻擋排水效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于支承離岸設(shè)備的基于重力的結(jié)構(gòu)，其大致可減小海底上的孔隙壓力效果和栗送效果，且因此實現(xiàn)顯著的穩(wěn)定性改善。
[0024]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于支承離岸設(shè)備的基于重力的結(jié)構(gòu)，其可允許易于孔隙壓力累積的海底上的基底下方的大量水穴。
[0025]本發(fā)明的再一個目的在于提供一種用于支承離岸設(shè)備的基于重力的結(jié)構(gòu)，其提供對一般出現(xiàn)在直接置于海底上的結(jié)構(gòu)的沖刷和侵蝕的較大且即時的保護。
[0026]在包括權(quán)利要求的說明書的各處，詞語〃基于重力的結(jié)構(gòu)”、〃離岸設(shè)備”、〃塔架〃、〃基座〃、〃板/板塊〃、〃沖刷保護層〃、〃礫石層〃、〃孔隙壓力效果〃、〃栗送效果〃、〃過濾層〃、〃護面層〃、〃圓錐〃將以相應(yīng)用語的最寬泛意義來理解，且包括如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的由其它用語已知的本領(lǐng)域中的所有類似用語。
[0027]說明書中提到的礫石或巖石有時稱為〃過濾層〃，且有時為〃沖刷保護〃。應(yīng)當理解的是，礫石或巖石主要用作基座的裙部的邊界內(nèi)的過濾層，以及主要作為裙部的邊界外的沖刷保護。然而，應(yīng)當理解的是，相同的層將部分地用作過濾層且部分地用作沖刷保護，因為相同層將部分地位于裙部內(nèi)且部分地位于裙部外。
[0028]說明書中提到的局限/限制(如果有)只是作為舉例和理解本發(fā)明的方式。
[0029]如最初所述那樣，本發(fā)明涉及一種用于支承離岸設(shè)備的基于重力的結(jié)構(gòu)，所述基于重力的結(jié)構(gòu)包括基座，所述基座具有基部。本發(fā)明通過提供以下解決了最初論述的問題:所述基部具有用于排水的多個開口 ；至少一個第一層的過濾材料在安裝基座之前預(yù)先安裝在海底上，所述至少一個第一層的過濾材料具有適用于將捕集在基部的水排至開口的等級；且基座具有向下延伸的裙部，其適于穿入過濾材料層。
[0030]在一個實施例中，材料層為基部與天然海底之間的唯一的過濾材料層，該層具有適于從海底有效排水和大致防止海底