基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁是一種解決水下工程需提供高抗拔力的新型樁，屬海洋工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)箱養(yǎng)殖是海洋經(jīng)濟的重要部分，但由于沒有相應(yīng)的可靠錨固系泊系統(tǒng)配套，在臺風(fēng)襲擊下由于基礎(chǔ)及系泊技術(shù)的缺失，造成養(yǎng)殖網(wǎng)箱在臺風(fēng)襲擊下遭受毀滅性打擊，如2011年9月底海南臨高的養(yǎng)殖網(wǎng)箱，在臺風(fēng)”尼格”襲擊下全軍覆滅，一半被吹至外海丟失，一半吹到岸邊打爛，快收獲的魚一條都沒收回來，僅三家公司的經(jīng)濟損失就近8億，同樣的災(zāi)情2013年7月發(fā)生在廣東陽江，饒平，同年9月發(fā)生在福建漳州，各地均損失數(shù)億元，使無數(shù)養(yǎng)殖戶血本無歸。
[0003]按理說解決網(wǎng)箱基礎(chǔ)及系泊并不難，海洋石油工程及港口建設(shè)工程，均已有一套成熟技術(shù)及裝備，但作為海水養(yǎng)殖或其他民營水上工程，是不可能承擔(dān)高昂的海上作業(yè)費的，為海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱及其他民營水上工程，提供經(jīng)濟可靠的高抗抜力基礎(chǔ)，就顯得十分有意義。
[0004]由本專利發(fā)明人研發(fā)，己獲受權(quán)的專利”氣囊調(diào)節(jié)浮力可隨水位漲落升沉的柔性結(jié)構(gòu)張力腿式深水網(wǎng)箱”(專利號201320623481.2)，提出了基于海洋石油立柱式平臺理念的浮力柱慨念，即密閉的柱狀浮體一端為浮力艙，一端為壓載艙，在水中它會無條件平衡，即不論入水角度如何，都會自行回復(fù)到浮力艙在上，壓載艙在下的垂直立于水中狀態(tài)，對密閉的柱狀浮體的浮力艙注水，便可實觀垂直可控的下潛動作，讓網(wǎng)箱平穩(wěn)地下潛立于海床，安全地規(guī)避水面的狂風(fēng)大浪。另一個專利“深水系泊柱”(專利號:ZL2013 2 0616701.9)也闡述了浮力柱的慨念，這就是本實用新型最關(guān)鍵的技術(shù)原理。
[0005]本實用新型要解決的是，不但樁體要按浮力柱方式，實觀垂直可控地下潛動作，并且下潛后平穩(wěn)地立于海床，而且要繼續(xù)可控地下潛，直至下潛至設(shè)定的深度，這個目標(biāo)有賴于本人研發(fā)己成功應(yīng)用的一項己授權(quán)專利:“帶水力沖刷助沉及加固地基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)”(專利號:ZL 2010 2 0276443.0)該專利在公知吸力錨原型上増設(shè)水力沖刷助沉，解決了淺水區(qū)水壓不足，吸力錨型式基礎(chǔ)下潛困難的難題，同時用沖刷助沉管系及排水減壓管系回注砂漿加固地基，專利名稱準(zhǔn)確地表述了其技術(shù)特征。
[0006]因此，合理地組合這些專利就可讓樁下潛可控并具有高抗拔力。
[0007]參考專利文獻
[0008][I]”氣囊調(diào)節(jié)浮力可隨水位漲落升沉的柔性結(jié)構(gòu)張力腿式深水網(wǎng)箱”專利號201320623481.2發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0009][2] “深水系泊柱”專利號ZL2013 2 0616701.9發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維
[0010][3] “帶水力沖刷助沉及加固地基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)”專利號ZL2010 20276443.0發(fā)明人:古國維專利權(quán)人:古國維

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本專利采用前述旳本專利發(fā)明人研發(fā)，己獲受權(quán)的專利”氣囊調(diào)節(jié)浮力可隨水位漲落升沉的柔性結(jié)構(gòu)張力腿式深水網(wǎng)箱”(專利號201320623481.2)，所提出的基于海洋石油立柱式平臺理念的浮力柱慨念，即密閉的柱狀浮體一端為浮力艙，一端為壓載艙，在水中它會無條件平衡，即不論入水角度如何，都會自行回復(fù)到浮力艙在上，壓載艙在下的垂直立于水中狀態(tài)，對密閉的柱狀浮體的浮力艙注水，便可實觀垂直可控的下潛動作，讓網(wǎng)箱平穩(wěn)地下潛立于海床，另一個專利“帶水力沖刷助沉及加固地基設(shè)置的水下杯形基礎(chǔ)”(專利號:ZL 2010 2 0276443.0)該專利在公知吸力錨原型上増設(shè)水力沖刷助沉，解決了淺水區(qū)水壓不足，吸力錨型式基礎(chǔ)下潛困難的難題，同時用沖刷助沉管系及排水減壓管系回注砂漿加固地基，合理地組合這些專利就可讓樁下潛可控并具有高抗拔力，這樣就形成了本專利的技術(shù)方案:
[0012]1.鋼或鋼筋混凝土方形或圓形柱，在樁長1/3處裝設(shè)隔板，縱剖面成H形，即形成上下艙室，上艙室的頂面，上艙室的底面，均為開敞，下艙室頂面預(yù)埋二條高于上艙室頂，帶快速接頭的排泥管，上艙室開設(shè)幾排通水孔，既用于通水也便于用繩捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊，上艙室捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊后，這就構(gòu)成了簡易的氣囊調(diào)節(jié)浮力的可變浮力艙，下艙室成了壓載艙，通過對氣囊排氣的調(diào)節(jié)，也就實現(xiàn)了對浮力的控制，當(dāng)重力大于浮力后樁體垂直下沉，下沉后樁體插入水下泥面的泥土中，但仍會保持直立狀態(tài)；
[0013]2.樁體下潛定位后，潛水員割斷捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊繩子，收回氣囊。然后向上艙室投放重塊，碎石等，甚至可填放高出艙壁的石龍，以取得最大的壓重，在重力壓重下讓樁身會增加入泥深度；
[0014]3.下艙室頂面預(yù)埋排泥管接軟管至水泵，水深在自吸式泵最大吸程內(nèi)，可將軟管接至輔助船水泵抽吸，否則要接至潛水泵抽吸，下艙室的泥漿抽吸，造成內(nèi)外的壓差，這就是典型的吸力錨作業(yè)；
[0015]4.裝設(shè)噴管，用高壓水沖刷助沉，解決淺水區(qū)水壓不足，吸力錨型式基礎(chǔ)下潛困難的難題。對于抗拔力有特殊要求的情況，由噴水改噴水泥漿，從而提高周邊土體強度，如同搗拌樁原理所描述的情況；
[0016]5.作為同樣構(gòu)造原理，上艙室捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊，可替換為上艙室頂面用頂板封閉成密閉空間，頂板上裝設(shè)注砂管及排水管。
[0017]壓一上艙室投放重塊，吸一下艙室排泥，噴一噴水沖刷助沉，三者同時動作將樁體送入預(yù)定深度，由于抗拔力為樁重加樁外壁摩阻力，由于壓重大，樁外壁表面積大，這就令樁在同樣地質(zhì)條件下提高了抗拔力。
[0018]本專利的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)合理，可操作性強，避開了海上作業(yè)要借助于高昂的浮吊，打樁船的難點，為海洋工程及海水養(yǎng)殖網(wǎng)箱基礎(chǔ)，應(yīng)用高抗拔力基礎(chǔ)提供了一條經(jīng)濟，高效，可靠的新路。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時豎向剖面構(gòu)造示意圖；
[0020]圖2是本實用新型采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時平面構(gòu)造示意圖；
[0021]圖3是本實用新型采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，上艙室捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊示意圖；
[0022]圖4是噴水管系構(gòu)造示意圖；
[0023]圖5是噴水管構(gòu)造示意圖；
[0024]圖6是吊環(huán)構(gòu)造示意圖；
[0025]圖7是本實用新型下潛作業(yè)示意圖，表示了氣囊排氣浮力減小，排泥管抽吸形成壓差，噴管噴水沖刷助沉；
[0026]圖8是本實用新型填放重塊，碎石等增加壓重示意圖；
[0027]圖9是本實用新型上艙室頂面封閉，不設(shè)通水孔的可供選擇方案豎向剖面構(gòu)造示意圖；
[0028]圖10是本實用新型上艙室頂面封閉，不設(shè)通水孔的可供選擇方案平面構(gòu)造示意圖。
[0029]其中:1鋼筋混凝土樁體，2吊環(huán)，3帶快速接頭的預(yù)埋排水管，4進水管，5帶噴口的環(huán)狀噴水管，6噴水管噴口，7管箍，8通水孔9氣囊，10氣囊充氣口， 11氣囊排氣口連接軟管，12移動式氣動閥總成，13標(biāo)志浮球，14氣囊固定繩，15連接進水管的軟管，16連接排水管的軟管，17注水或注衆(zhòng)，18海水，19排出水及泥衆(zhòng)，20填充的重塊，碎石等重質(zhì)骨料，21帶系泊短纜索的標(biāo)志浮球，22海床泥面，23帶堵頭的注砂管，24塞臨時堵塊的排水口。
【具體實施方式】
[0030]樁體I按圖1搗制，由于是抗拔力主要由樁重加樁外壁摩阻力提供，所以鋼筋混凝土樁體I其壁厚，配筋，混凝土標(biāo)號等按規(guī)范”構(gòu)造要求”加工即可(注”構(gòu)造要求”是一專業(yè)術(shù)語，有最低要求的含意。)，有耐久性要求的，可采用細(xì)石混凝土搗制，并可摻加抗裂短纖維。吊環(huán)2埋入樁體I要有足夠長度，根據(jù)吊環(huán)2的鋼筋直徑，規(guī)范里都有對應(yīng)埋入長度的要求，考慮海水腐蝕吊環(huán)2的鋼筋直徑應(yīng)適當(dāng)加大，加大的具體數(shù)值以使用業(yè)主要求來定。樁體I搗制后的養(yǎng)護等均按公知的作業(yè)規(guī)則執(zhí)行。
[0031 ] 氣囊9是市售商品，但通常只有一個帶閥的進氣口，定購時可要求做成雙帶閥的進氣口，其中一個作為排氣管，用軟管連接至移動式氣動閥總成12，移動式氣動閥總成12固定在氣囊9上，氣囊9用繩捆綁在樁體I上艙室。
[0032]一般做法是將搗制好的樁體1，運至樁體安裝海域的近岸，再捆綁氣囊9，連接上進水管的軟管15，及連接上排水管的軟管16，對氣囊9充氣，駁運或浮運至安裝點，然后吊或推下水，下水后樁體會在水中直立，這是一個海上安裝非常有利的特點，水中直立的樁體用輔助作業(yè)船協(xié)助定位，操縱排氣氣動閥，讓氣囊9慢慢排氣，從而慢慢減小浮力，當(dāng)重力大于浮力后樁體垂直下沉，下沉后樁體插入水下泥面中，但仍會保持直立狀態(tài)。樁體下潛定位后，潛水員割斷捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊繩子，收回氣囊。然后向上艙室投放重塊，碎石等，甚至填放高出艙壁的石龍，以取得最大的壓重，在重力壓重下讓樁身增加入泥深度。
[0033]下艙室頂面預(yù)埋二條高于上艙室頂?shù)呐拍喙芙榆浌苤了?，水深在自吸式泵最大吸程?nèi)，可將軟管接至輔助船水泵抽吸，否則要接至潛水泵抽吸，下艙室的泥漿抽吸，造成內(nèi)外的壓差，當(dāng)壓重加抽吸下潛仍有困難，則動用高壓水沖刷助沉，對于抗拔力有特殊要求的情況，由噴水改噴水泥漿，從而提高周邊土體強度，最后吊環(huán)系上帶系泊短纜索的標(biāo)志浮球，至此，有高抗拔力的新型樁安裝完成，可供網(wǎng)箱，浮平臺等需系泊錨固的海洋構(gòu)筑物使用。
【主權(quán)項】
1.基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁，其特征是鋼或鋼筋混凝土方形或圓形柱，在樁長1/3處裝設(shè)隔板，縱剖面成H形，即形成上下艙室，上艙室的頂面，下艙室的底面，均為開敞，下艙室頂面預(yù)埋二條高于上艙室頂面，帶快速接頭的排泥管，排泥管通過軟管連接至水泵，上艙室開設(shè)幾排通水孔，捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁，其特征是通過帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊排氣實現(xiàn)可控下潛，下潛到泥面后收回氣囊，然后向上艙室投放重塊，碎石，或石龍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁，其特征是裝設(shè)有噴管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁,其特征是上艙室捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊，可替換為上艙室頂面用頂板封閉成密閉空間，頂板上裝設(shè)注砂管及排水管。
【專利摘要】基于海洋石油立柱式平臺原理的下潛可控高抗拔力樁，其特征是鋼或鋼筋混凝土方形或圓形柱，縱剖面為H形，即上下艙室均開敞，下艙室頂面預(yù)埋二條高于上艙室頂面，帶快速接頭的排泥管，并開幾排通水孔，捆扎帶氣動調(diào)節(jié)閥的氣囊，通過對氣囊排氣的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對浮力的控制，下潛到泥面后收回氣囊，然后向上艙室投放重塊，同樣的原理，可做成上艙室頂面封閉，并封堵或不設(shè)通水孔，頂面安上注砂管及排水管，本實用新型由于壓重大，樁外壁表面積大，樁在同樣地質(zhì)條件下提高了抗拔力。
【IPC分類】E02D15-08, E02D5-48
【公開號】CN204326079
【申請?zhí)枴緾N201420453116
【發(fā)明人】古國維
【申請人】古國維
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年8月12日