專利名稱：一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海洋工程的基礎(chǔ)設(shè)施及其安裝方法，具體是一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)及安裝方法。本發(fā)明適用于水深較大的海域，可作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒、潮流發(fā)電機(jī)組塔筒等的基礎(chǔ)，尤其適用于軟土地基。
背景技術(shù)：
海洋工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式主要包括單樁基礎(chǔ)、混凝土重力式基礎(chǔ)、吸力式基礎(chǔ)、 多樁基礎(chǔ)和漂浮式基礎(chǔ)。海上石油鉆井平臺(tái)大多采用多樁基礎(chǔ)，近海風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多采用單樁鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和混凝土重力式基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)普遍采用的混凝土重力式基礎(chǔ)型式，因其自身巨大的重量可保持結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，被廣泛用于港口、碼頭等海洋工程。與此相對(duì)應(yīng)，由于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座重量巨大，天然軟土地基的承載力難以滿足要求，通常需要對(duì)海床進(jìn)行拋石處理，用以提高海床地基的承載能力。當(dāng)水深較大時(shí)， 對(duì)海床的疏浚作業(yè)、基槽開(kāi)挖、拋填塊石及分層夯實(shí)等施工作業(yè)均難以實(shí)施，巨大的基礎(chǔ)重量也使運(yùn)輸安裝費(fèi)用大幅增加。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有混凝土重力式基礎(chǔ)施工作業(yè)難度大、運(yùn)輸安裝費(fèi)用高的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)及其安裝方法。該混凝土重力式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，并利用基礎(chǔ)托盤(pán)面積大于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座面積的特點(diǎn)，通過(guò)增大基礎(chǔ)托盤(pán)的面積，降低混凝土重力式基礎(chǔ)對(duì)天然軟土地基承載力的要求，利用水上整體拖運(yùn)， 可有效地降低安裝成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是所述適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，包括混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，還包括基礎(chǔ)托盤(pán)及導(dǎo)向管；所述基礎(chǔ)托盤(pán)位于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座下方并與混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座的底板相連，且該基礎(chǔ)托盤(pán)的底面積大于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座的底面積；所述導(dǎo)向管裝在混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座上，該導(dǎo)向管內(nèi)部布置有注漿管，該導(dǎo)向管外壁開(kāi)設(shè)有多個(gè)與所述注漿管連通的注漿孔。作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)為了保證塔筒能夠準(zhǔn)確定位于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座上，所述的混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座的頂面設(shè)置有位于導(dǎo)向管外側(cè)的塔筒套環(huán)，且該塔筒的底緣置于塔筒套環(huán)內(nèi)，所述的導(dǎo)向管的高度大于安裝地點(diǎn)的水深。為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向管與塔筒間的注漿施工，以便增加塔筒式結(jié)構(gòu)物的剛度，需要提高塔筒底緣與混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座頂面的環(huán)向密封效果，所述導(dǎo)向管與塔筒套環(huán)之間設(shè)有止水墊圈。為了調(diào)整塔筒的垂直度，所述的導(dǎo)向管的上部外徑小于下部外徑。為了更好地保持混凝土重力式基礎(chǔ)運(yùn)輸安裝時(shí)的平衡，所述的基礎(chǔ)托盤(pán)內(nèi)部布置有平衡配重塊和平壓孔。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供了一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)的安裝方法， 具體包括如下步驟1)、在海上漂浮并錨碇的基礎(chǔ)托盤(pán)上制作混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座、導(dǎo)向管及附屬件；2)、將上述混凝土重力式基礎(chǔ)整體運(yùn)至安裝地點(diǎn)，定位，配重，使其保持平衡；3)、向基礎(chǔ)托盤(pán)內(nèi)注水使由混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座、基礎(chǔ)托盤(pán)和導(dǎo)向管組成的混凝土重力式基礎(chǔ)下沉。其中所述附屬件包括注漿管、塔筒套環(huán)、止水墊圈等。進(jìn)一步地，在混凝土重力式基礎(chǔ)下沉完成后，為了使得基礎(chǔ)托盤(pán)獲得更大的壓載， 向基礎(chǔ)托盤(pán)內(nèi)拋填塊石。制作基礎(chǔ)托盤(pán)一般在陸地上加工，然后將制作完成后的基礎(chǔ)托盤(pán)運(yùn)至近岸海上并錨碇。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是所述適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)利用基礎(chǔ)托盤(pán)面積大于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座面積，即基礎(chǔ)托盤(pán)產(chǎn)生的浮力大于混凝土重力式基礎(chǔ)的自重的特點(diǎn)，通過(guò)增大基礎(chǔ)托盤(pán)的面積，降低混凝土重力式基礎(chǔ)對(duì)天然軟土地基承載力的要求；利用基礎(chǔ)托盤(pán)產(chǎn)生的浮力使混凝土重力式基礎(chǔ)整體漂浮于水面，達(dá)到水上整體拖運(yùn)的目的，通過(guò)向基礎(chǔ)托盤(pán)內(nèi)注水使基礎(chǔ)整體下沉，從而降低運(yùn)輸安裝成本；利用平衡配重塊調(diào)節(jié)整體重心，利用平壓孔調(diào)節(jié)不穩(wěn)定尾流渦體的內(nèi)部壓力，使混凝土重力式基礎(chǔ)平穩(wěn)下沉，減免下沉過(guò)程中的擺飄。當(dāng)混凝土重力式基礎(chǔ)沉放在傾斜的海床地基上時(shí)，利用導(dǎo)向管上部外徑小于下部外徑的特點(diǎn)，在一定程度上仍然可以實(shí)現(xiàn)塔筒的垂直糾偏。本發(fā)明適用于水深較大的海域和軟土地基，可作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒、潮流發(fā)電機(jī)組塔筒等的基礎(chǔ)。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本發(fā)明所述基礎(chǔ)托盤(pán)的側(cè)視圖；圖4是圖3的俯視圖；圖5是本發(fā)明所述導(dǎo)向管的橫剖面圖。在圖中1-混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座；2-導(dǎo)向管； 3-注漿管；4-注漿孔；5-塔筒套環(huán)；6-止水墊圈；7-基礎(chǔ)托盤(pán)；8-平衡配重；9-平壓孔。
具體實(shí)施例方式如圖1 圖2所示，所述混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座1的上半部分為圓臺(tái)型，下半部分為圓柱型，其結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)根據(jù)上部荷載和海床地基條件確定。混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座1的頂面設(shè)置有塔筒套環(huán)5及止水墊圈6。塔筒套環(huán)5的內(nèi)徑應(yīng)大于塔筒(如風(fēng)力機(jī)組塔筒、潮流機(jī)組塔筒)的外徑。當(dāng)基礎(chǔ)沉放在傾斜度較大的海床地基上時(shí)，可將塔筒套環(huán)5的直徑加大，其直徑可根據(jù)海床地基的傾斜角度、塔筒外徑、導(dǎo)向管2的高度及上下部外徑等尺寸計(jì)算求得，從而實(shí)現(xiàn)塔筒的垂直糾偏。止水墊圈6與塔筒底緣的墊圈相契合，形成塔筒內(nèi)側(cè)與導(dǎo)向管2之間的環(huán)向密封，使之具備排干水體的條件，用以保障間隙間混凝土和注漿的質(zhì)量，使塔筒與導(dǎo)向管2成為整體，提高塔筒式結(jié)構(gòu)物的剛度。如圖3 圖4所示，基礎(chǔ)托盤(pán)7與混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座1的底部連接成整體，基礎(chǔ)托盤(pán)7的尺寸由整體重量及海床地基的承載能力確定，其產(chǎn)生的浮力應(yīng)能夠使整體漂浮于水面?；A(chǔ)托盤(pán)7內(nèi)部均勻布置有平衡配重8和平壓孔9，平衡配重8用以調(diào)節(jié)整體重心使其保持平衡，平壓孔9的下部開(kāi)口采用流線型設(shè)計(jì)，該平壓孔9的底部口徑大于上部口徑，當(dāng)混凝土重力式基礎(chǔ)下沉?xí)r有足夠的水流通過(guò)平壓孔9，以便消減尾流渦體內(nèi)部的不穩(wěn)定壓力，減免下沉過(guò)程中的擺飄。如圖5所示，導(dǎo)向管2的上部外徑小于下部外徑且高出水面，塔筒吊裝施工時(shí)能使塔筒準(zhǔn)確定位于塔筒套環(huán)5內(nèi)，塔筒底緣與止水墊圈6形成環(huán)向密封。注漿管3均勻布置在導(dǎo)向管2的內(nèi)側(cè)，開(kāi)設(shè)在導(dǎo)向管2管壁上的注漿孔4直接與注漿管3連通。當(dāng)從注漿管 3壓注漿液時(shí)，漿液通過(guò)注漿孔4進(jìn)入塔筒內(nèi)側(cè)與導(dǎo)向管2之間的間隙。上述適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)的安裝方法，具體包括如下步驟1)、在陸地上加工制作基礎(chǔ)托盤(pán)7，然后將制作完成后的基礎(chǔ)托盤(pán)7運(yùn)至近岸海上，在漂浮在近岸海上并錨碇的基礎(chǔ)托盤(pán)7上制作混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座1、導(dǎo)向管2、注漿管3、塔筒套環(huán)5、止水墊圈6等；2)、將上述混凝土重力式基礎(chǔ)整體拖運(yùn)至安裝地點(diǎn)，定位，配重，使其保持平衡；3)、向基礎(chǔ)托盤(pán)7內(nèi)注水使由混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座1、導(dǎo)向管2、基礎(chǔ)托盤(pán)7組成的混凝土重力式基礎(chǔ)整體平穩(wěn)下沉；4)、向基礎(chǔ)托盤(pán)7內(nèi)拋填塊石，以獲得更大的壓載。上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，包括混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)，其特征在于，還包括基礎(chǔ)托盤(pán)(7)及導(dǎo)向管O)；所述基礎(chǔ)托盤(pán)(7)位于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座 ⑴下方并與混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座⑴的底板相連，且該基礎(chǔ)托盤(pán)⑵的底面積大于混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)的底面積，所述導(dǎo)向管( 裝在混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)上；所述導(dǎo)向管O)內(nèi)部布置有注漿管(3)，該導(dǎo)向管( 外壁開(kāi)設(shè)有多個(gè)與所述注漿管C3)連通的注漿孔⑷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，其特征在于，所述的混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)的頂面設(shè)置有位于導(dǎo)向管( 外側(cè)的塔筒套環(huán)(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，其特征在于，所述導(dǎo)向管⑵與塔筒套環(huán)(5)之間設(shè)有止水墊圈(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，其特征在于，所述的基礎(chǔ)托盤(pán)(7)與混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)的底板連接成整體，該基礎(chǔ)托盤(pán)(7)內(nèi)部布置有平衡配重塊( 和平壓孔(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，其特征在于，所述平壓孔(9)的底部口徑大于上部口徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5之一所述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)，其特征在于， 所述的導(dǎo)向管( 與混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)的頂面連接成整體，導(dǎo)向管O)的上部外徑小于下部外徑，且導(dǎo)向管O)的高度大于安裝地點(diǎn)的水深。
7.一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)的安裝方法，其特征在于，包括如下步驟1)、在海上漂浮并錨碇的基礎(chǔ)托盤(pán)(7)上制作混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)、導(dǎo)向管(2) 及附屬件；2)、將權(quán)利要求1 6之一所述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)整體運(yùn)至安裝地點(diǎn)，定位，配重，使其保持平衡；3)、向基礎(chǔ)托盤(pán)(7)內(nèi)注水使由混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座(1)、基礎(chǔ)托盤(pán)(7)、導(dǎo)向管⑵ 組成的混凝土重力式基礎(chǔ)下沉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7述的適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)的安裝方法，其特征在于，在混凝土重力式基礎(chǔ)下沉完成后，向基礎(chǔ)托盤(pán)(7)內(nèi)拋填塊石。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于海洋工程的混凝土重力式基礎(chǔ)及其安裝方法。為了解決現(xiàn)有混凝土重力式基礎(chǔ)施工作業(yè)難度大、運(yùn)輸安裝費(fèi)用高的問(wèn)題，本發(fā)明包括混凝土重力式基礎(chǔ)臺(tái)座、基礎(chǔ)托盤(pán)及導(dǎo)向管；所述導(dǎo)向管內(nèi)部布置有注漿管，且外壁開(kāi)設(shè)有多個(gè)與所述注漿管連通的注漿孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便；通過(guò)調(diào)整基礎(chǔ)托盤(pán)的尺寸，可以滿足天然承載力的要求；利用水上整體拖運(yùn)，可以有效地降低安裝成本。本發(fā)明適用于水深較大的海域，可作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒、潮流發(fā)電機(jī)組塔筒等的基礎(chǔ)，尤其適用于軟土地基。
文檔編號(hào)E02D27/44GK102359117SQ20111020286
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者伏亮明, 劉路平, 戴曉兵, 王立杰 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院