深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法，吸力式重力基礎(chǔ)包括吸力樁和置于吸力樁上的配重箱，配重箱的頂部設(shè)有與配重箱相通的排水口和注砂口，以及與吸力樁相通的泵接口。本發(fā)明施工作業(yè)簡便，節(jié)省了費用。
【專利說明】深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下基礎(chǔ)施工領(lǐng)域，特別是涉及一種深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸力樁技術(shù)是20世紀(jì)60年代提出來的，80年代初才開始在工程世紀(jì)中得到應(yīng)用，由于吸力樁技術(shù)施工簡單，并且能夠回收重復(fù)使用的特點，備受人們的青睞，因此，國內(nèi)各個研究和施工單位對吸力樁技術(shù)倍加重視。吸力樁是一種利用水壓力將樁壓入土中的剛性短樁，它的基本結(jié)構(gòu)型式是一種上端封閉、下端開口的圓筒，因此吸力樁也稱吸力錨，筒型基礎(chǔ)或桶形基礎(chǔ)，并且在其頂部開有連接泵系統(tǒng)的水孔。
[0003]吸力樁的沉樁原理是:吸力樁沉入水中，利用其自重產(chǎn)生一定貫入深度的初始入泥形成一個封閉系統(tǒng)；使用泵系統(tǒng)抽吸筒內(nèi)的水，使筒內(nèi)產(chǎn)生低于筒外的水壓，利用筒頂內(nèi)、外的負(fù)壓差將樁筒壓入泥中。吸力樁的起樁原理是:通過泵系統(tǒng)向筒內(nèi)注水，利用筒頂內(nèi)、外的正壓差將樁筒頂出泥面。
[0004]吸力樁被廣泛應(yīng)用到許多海洋工程中，除了可以回收重復(fù)使用外，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有顯著的特點。相對于傳統(tǒng)的打樁技術(shù)而言，吸力樁的安裝不需要打樁錘和浮吊，只需要泵等比較小巧的設(shè)備，是依靠負(fù)壓靜力安裝，沒有打樁施工的振動噪音等，因此吸力樁安裝比較精確方便。
[0005]重力式基礎(chǔ)是一種自重大于上拔力的基礎(chǔ)，重量一般地在一千噸甚至幾千噸以上，使得運輸非常困難，特別是在淺水區(qū)，運輸需要大型的運輸船只，在置放重力基礎(chǔ)前需要對海底進(jìn)行預(yù)先的平整處理，鑿開海床表層換以一層沙礫層，之后使用駁船運送或漂浮拖駁至場址，基礎(chǔ)就位之后再用混凝土將其周邊固定。單一的重力基礎(chǔ)從運輸，施工，使用區(qū)域都受到很大的限制。
[0006]如何將吸力樁技術(shù)和重力式基礎(chǔ)進(jìn)行合理結(jié)合，以克服其各自的缺陷充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點，以形成新結(jié)構(gòu)的水下基礎(chǔ)，以及如何將該水下基礎(chǔ)在深水內(nèi)安裝，成為目前重要的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏深水區(qū)域內(nèi)安裝吸力式重力基礎(chǔ)的問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于深水的吸力式重力基礎(chǔ)，所述吸力式重力基礎(chǔ)包括吸力樁和置于吸力樁上的配重箱，配重箱的頂部設(shè)有與配重箱相通的排水口和注砂口，以及與吸力樁相通的泵接口。
[0009]優(yōu)選的，所述排水口處設(shè)有放置鐵砂外露的濾網(wǎng)。
[0010]本發(fā)明還提供一種吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，所述吸力式重力基礎(chǔ)包括吸力樁和置于吸力樁上的配重箱，配重箱的頂部設(shè)有與配重箱相通的排水口和注砂口，以及與吸力樁相通的泵接口，所述吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置包括:
[0011]水下監(jiān)控系統(tǒng)，包括測量所述吸力式重力基礎(chǔ)水下運行姿態(tài)及位置的第一測量機(jī)構(gòu)，測量所述吸力樁內(nèi)、外壓力的壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)，以及控制所述吸力樁內(nèi)水壓的第一控制機(jī)構(gòu)；
[0012]水下運作機(jī)構(gòu)，包括在下沉過程中用于調(diào)整所述吸力式重力基礎(chǔ)的姿態(tài)和位置的動力推進(jìn)器，以及用于向所述吸力樁注水或排水的吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)，用于輔助操作的水下機(jī)械手，所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)、水下機(jī)械手均與所述第一控制機(jī)構(gòu)相連；
[0013]與所述水下運作機(jī)構(gòu)相連的水下動力控制單元，用于控制分配動力；
[0014]向所述配重箱內(nèi)注入鐵砂的鐵砂注入系統(tǒng)；
[0015]水上控制系統(tǒng)，與所述水下監(jiān)控系統(tǒng)、水下動力控制單元和鐵砂注入系統(tǒng)相連，用于監(jiān)測和控制所述水下監(jiān)控系統(tǒng)、水下動力控制單元和鐵砂注入系統(tǒng)的運作。
[0016]優(yōu)選的，所述水下監(jiān)控系統(tǒng)和所述水下動力控制單元均安裝在一密封耐壓殼體內(nèi)。
[0017]優(yōu)選的，所述第一測量機(jī)構(gòu)包括用于測量所述吸力式重力基礎(chǔ)的位置度、傾斜度和方位角的測量儀。
[0018]優(yōu)選的，所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)包括水泵以及與水泵相連的換向閥。
[0019]優(yōu)選的，所述水下運作機(jī)構(gòu)還包括用于將所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)與泵接口相連的水壓自動鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選的，所述鐵砂注入系統(tǒng)包括置于施工母船上的鐵砂罐，與鐵砂罐相連的鐵砂輸送機(jī)構(gòu)和錐形儲罐，以及與所述錐形儲罐相連的管道，所述管道還與高壓空氣壓力容器相連通，高壓空氣壓縮機(jī)通過空氣壓力容器向管道輸送高壓空氣將錐形儲罐內(nèi)的鐵砂注入水下配重箱。
[0021]優(yōu)選的，所述吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置還包括用于獲取所需圖像的水下攝像檢測機(jī)構(gòu)。
[0022]本發(fā)明還提供一種吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，所述深水安裝方法采用所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置進(jìn)行安裝，所述深水安裝方法包括以下步驟:A、將吸力式重力基礎(chǔ)浮拖至目的地；B、采用所述水下機(jī)械手抓住所述吸力式重力基礎(chǔ)，向所述配重箱內(nèi)注水，并且啟動所述動力推進(jìn)器協(xié)助將所述吸力式重力基礎(chǔ)下沉至海底，吸力式重力基礎(chǔ)的吸力樁依靠自重達(dá)到初始如泥條件；C、采用所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)將吸力式重力基礎(chǔ)上的吸力樁負(fù)壓沉貫入泥；D、采用鐵砂注入系統(tǒng)向所述吸力式重力基礎(chǔ)上的配重箱內(nèi)注入鐵砂，直至配重箱內(nèi)填滿鐵砂。
[0023]優(yōu)選的，步驟B中，所述吸力式重力基礎(chǔ)在運送至海底過程中，所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)與所述配重箱的注砂口連通并且向配重箱內(nèi)注水，所述吸力式重力基礎(chǔ)在自重作用下下沉，所述動力推進(jìn)器實時調(diào)整吸力式重力基礎(chǔ)的運行姿態(tài)和位置，使吸力式重力基礎(chǔ)到達(dá)海底預(yù)定地點并達(dá)到初始入泥條件。
[0024]進(jìn)一步的，步驟B中，所述吸力式重力基礎(chǔ)在運送至海底過程中，所述第一測量機(jī)構(gòu)實時測量所述吸力式重力基礎(chǔ)的位置坐標(biāo)，并將所測得數(shù)據(jù)傳送給所述水上控制系統(tǒng)，水上控制系統(tǒng)通過所述動力推進(jìn)器調(diào)整吸力式重力基礎(chǔ)的運行位置直至下沉至目的地。[0025]優(yōu)選的，步驟C中，所述吸力樁負(fù)壓沉貫過程中，所述壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)實時監(jiān)測吸力樁的內(nèi)、外壓力，確保吸力樁的內(nèi)部壓力低于外部壓力。
[0026]進(jìn)一步的，步驟C中，所述吸力樁負(fù)壓沉貫過程中，所述第一測量機(jī)構(gòu)實時測量所述吸力式重力基礎(chǔ)的位置度、傾斜度及方位角，并且將所測數(shù)據(jù)傳送給水上控制系統(tǒng)，水上控制系統(tǒng)通過第一控制機(jī)構(gòu)控制所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)，使所述吸力式重力基礎(chǔ)按設(shè)計要求下沉。
[0027]優(yōu)選的，步驟D中，所述配重箱內(nèi)注入鐵砂的具體過程為:所述水下機(jī)械手將所述鐵砂注入系統(tǒng)的管道與配重箱的注砂口連通，開啟所述鐵砂輸送機(jī)構(gòu)和高壓空氣壓縮機(jī)，利用高壓空氣將鐵砂注入配重箱內(nèi)。
[0028]進(jìn)一步的，步驟D中，所述配重箱內(nèi)注入鐵砂時，采用水下攝像檢測機(jī)構(gòu)實時拍攝配重箱排水口的圖像，并將所測圖像傳輸給所述水上控制系統(tǒng)，實時觀察配重箱是否被填滿。
[0029]如上所述，本發(fā)明的深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法，具有以下有益效果:其深水安裝裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用于深水施工，在安裝時可以利用空的配重箱作為浮箱進(jìn)行浮拖和就位，節(jié)省了大型浮吊和運輸船只，通過向水下的配重箱填充鐵砂增加配重，使吸力式重力基礎(chǔ)在運輸和安裝施工方面簡便易行，施工作業(yè)簡便，節(jié)省了費用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1顯示為本發(fā)明的吸力式重力基礎(chǔ)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2顯示為圖1的俯視圖。
[0032]圖3顯示為本發(fā)明的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0033]圖4顯示為本發(fā)明的鐵砂注入系統(tǒng)示意圖。
[0034]圖5-圖8顯示為本發(fā)明吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法各步驟的狀態(tài)示意圖。
[0035]圖9顯示為本發(fā)明的吸力式重力基礎(chǔ)安裝完成后示意圖。
[0036]元件標(biāo)號說明
[0037]I 吸力樁
[0038]11 泵接口
[0039]2 配重箱
[0040]21 排水口
[0041]22 注砂口
[0042]3 吸力式重力基礎(chǔ)
[0043]4 施工母船
[0044]5 水下監(jiān)控系統(tǒng)
[0045]6 鐵砂注入系統(tǒng)
[0046]61鐵砂罐
[0047]62鐵砂輸送機(jī)構(gòu)
[0048]63空氣壓力容器
[0049]64高壓空氣壓縮機(jī)[0050]65管道
[0051]66錐形儲罐
[0052]7水下運作機(jī)構(gòu)
[0053]8水上控制系統(tǒng)
[0054]9水下攝像監(jiān)測機(jī)構(gòu)
[0055]10水下動力控制單元
【具體實施方式】
[0056]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0057]請參閱圖1至圖9。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0058]如圖1及圖2所示，本發(fā)明一種用于深水的吸力式重力基礎(chǔ)包括吸力樁I和置于吸力樁I上的配重箱2，本吸力式重力基礎(chǔ)包括多個吸力樁，吸力樁I是一種上端封閉、下端開口的圓筒，因此吸力樁也稱吸力錨，筒型基礎(chǔ)或桶形基礎(chǔ)，采用負(fù)壓靜力安裝；配重箱2安裝在吸力樁I上方，里面`填充鐵砂增加重量，形成配重；在配重箱2的頂部設(shè)有與配重箱相通的排水口 21和注砂口 22，以及與吸力樁I相通的泵接口 11，以供吸力樁I安裝和向配重箱2內(nèi)填充鐵砂，排水口 21處加小于鐵砂最小直徑的濾網(wǎng)，這樣空氣和水通過濾網(wǎng)排到配重箱2外，鐵砂留在配重箱2內(nèi)，空的配重箱2浮拖過程中作為浮箱用。
[0059]本發(fā)明的吸力式重力基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單，其上的配重箱在浮拖過程中作為浮箱用，節(jié)省了運輸中的大型吊件，并且配重箱的排水口加濾孔直徑小于鐵砂最小直徑的濾網(wǎng)，這樣空氣和水通過濾網(wǎng)排到配重箱外，鐵砂留在配重箱內(nèi)，便于注砂。
[0060]如圖3及圖4所示，本發(fā)明提供一種將上述吸力式重力基礎(chǔ)進(jìn)行深水安裝的深水安裝裝置，吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置包括:
[0061]水下監(jiān)控系統(tǒng)5，包括測量吸力式重力基礎(chǔ)水下運行姿態(tài)及位置的第一測量機(jī)構(gòu)，測量吸力樁內(nèi)、外壓力的壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)，以及控制吸力樁內(nèi)水壓的第一控制機(jī)構(gòu)；
[0062]水下運作機(jī)構(gòu)7，包括在下沉過程中用于調(diào)整吸力式重力基礎(chǔ)3的姿態(tài)和位置的動力推進(jìn)器，以及用于向吸力樁注水或排水的吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)，用于輔助操作的水下機(jī)械手，吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)、水下機(jī)械手均與第一控制機(jī)構(gòu)相連；
[0063]與所述水下運作機(jī)構(gòu)相連的水下動力控制單元10，用于控制分配動力；
[0064]向配重箱內(nèi)注入鐵砂的鐵砂注入系統(tǒng)6 ；
[0065]水上控制系統(tǒng)8，與水下監(jiān)控系統(tǒng)5、水下動力控制單元10和鐵砂注入系統(tǒng)相連，用于監(jiān)測和控制水下監(jiān)控系統(tǒng)、水下動力控制單元和鐵砂注入系統(tǒng)的運作。
[0066]本發(fā)明采用水上控制系統(tǒng)8、水下運作機(jī)構(gòu)7和水下監(jiān)控系統(tǒng)5的協(xié)作將吸力式重力基礎(chǔ)運至深水底部，使吸力式重力基礎(chǔ)的吸力樁下沉貫入泥內(nèi)，然后再通過鐵砂注入系統(tǒng)向配重箱內(nèi)注入鐵砂，最后形成一種深水底部的吸力式重力基礎(chǔ)，本發(fā)明的深水安裝裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，且整個施工過程安全可靠。
[0067]為適應(yīng)深水作業(yè)，上述水下監(jiān)控系統(tǒng)5和水下動力控制單元10均安裝在一密封耐壓殼體內(nèi)。
[0068]下面詳細(xì)描述上述各系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu):
[0069]如圖3所示，水下監(jiān)控系統(tǒng)5，主要用于對吸力式重力基礎(chǔ)從入水直至到水底過程中其姿態(tài)、位置的監(jiān)控，以及吸力樁沉貫過程中的姿態(tài)、位置控制。其主要包括:上述第一測量機(jī)構(gòu)包括用于測量吸力式重力基礎(chǔ)的位置度、傾斜度和方位角的測量儀，如:高精度傾角儀、電羅經(jīng)、導(dǎo)航定位裝置等。上述壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)主要包括監(jiān)測吸力樁內(nèi)部壓力的筒內(nèi)壓力傳感器，以及監(jiān)測吸力樁外部壓力的筒外壓力傳感器。上述第一控制機(jī)構(gòu)主要為水壓控制電磁閥，通過該水壓控制電磁閥來控制水下機(jī)械手以及吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)。為便于信息傳輸，本水下監(jiān)控系統(tǒng)還包括遙控電子通訊裝置。
[0070]水下運作機(jī)構(gòu)7，主要完成將吸力式重力基礎(chǔ)從水面運至水底，并且將吸力樁沉貫，其主要包括:動力推進(jìn)器，一般共七臺，四個水平矢量布置和三個垂直矢量布置，在吸力式重力基礎(chǔ)從水面至水底過程中提供推力和姿態(tài)調(diào)整；吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)，主要完成吸力樁的沉貫和頂升，本吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)主要包括水泵以及與水泵相連的換向閥，水泵與吸力樁的泵接口相連，進(jìn)而通過換向閥完成對吸力樁的注水和排水；水壓自動鎖緊機(jī)構(gòu)，用于將所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)與泵接口自動相連；水下機(jī)械手，可以輔助操作，便于水壓自動鎖緊機(jī)構(gòu)對正，以及完成水泵與泵接口的相連與解脫，完成管道與配重箱注砂口快速接頭連接與解脫。其還可包括水壓切割器、自動舵手導(dǎo)航單元以及水壓泵站、負(fù)壓安裝水泵等結(jié)構(gòu)。
[0071]上述水下監(jiān)控系統(tǒng)5、水下動力控制單元10和鐵砂注入系統(tǒng)均由水面的施工母船通過水上控制系統(tǒng)8來控制完成，包括水下動力控制單元10所分配的動力也是施工母船的發(fā)電機(jī)供給，信號傳輸和動力供給全部由一條臍帶纜完成，控制上述換向閥換向的液壓系統(tǒng)采用無污染的容易就地取用介質(zhì)的水壓系統(tǒng)，介質(zhì)即是海水，因此即使有些泄露也不會對海水環(huán)境有影響。
[0072]如圖4所示，上述鐵砂注入系統(tǒng)6包括置于水上的鐵砂罐61，與鐵砂罐(61)相連的鐵砂輸送機(jī)構(gòu)62和錐形儲罐66，以及與所述錐形儲罐66相連的管道65，所述管道65還與高壓空氣壓力容器63相連通，高壓空氣壓縮機(jī)64通過空氣壓力容器64向管道65輸送高壓空氣將錐形儲罐66內(nèi)的鐵砂注入水下配重箱2。
[0073]為便于實時觀察配重箱是否充滿鐵砂，以及實時觀察吸力式重力基礎(chǔ)的姿態(tài)，本吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置還包括用于獲取所需圖像的水下攝像監(jiān)測機(jī)構(gòu)9，其主要包括:輔助照明燈，攝像俯仰云臺以及彩色攝像頭，而在上述水下動力控制單元10中設(shè)有為水下攝像監(jiān)測機(jī)構(gòu)9提供能源的蓄電池和低壓供電系統(tǒng)。
[0074]本發(fā)明的深水安裝裝置，其結(jié)構(gòu)簡單功能齊全，便于深水水域施工，確保了對吸力式重力基礎(chǔ)安裝的可靠性和安全性。
[0075]本發(fā)明還提供一種吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，深水安裝方法采用上述吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置進(jìn)行安裝，深水安裝方法包括以下步驟:
[0076]A、采用施工母船4將吸力式重力基礎(chǔ)3浮拖至目的地，見圖5所示，在碼頭利用吊機(jī)將吸力式重力基礎(chǔ)3吊裝到水中，由于配重箱提供的浮力使基礎(chǔ)漂浮在水面上，在施工母船4的牽拉作用下拖航到目的地即施工地點；
[0077]B、采用水下機(jī)械手抓住所述吸力式重力基礎(chǔ)，向所述配重箱內(nèi)注水，并且啟動動力推進(jìn)器協(xié)助將吸力式重力基礎(chǔ)下沉至海底，吸力式重力基礎(chǔ)的吸力樁依靠自重達(dá)到初始如泥條件，見圖6所示；
[0078]C、采用吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)將吸力式重力基礎(chǔ)上的吸力樁負(fù)壓沉貫入泥,見圖7所示；
[0079]D、采用鐵砂注入系統(tǒng)向吸力式重力基礎(chǔ)上的配重箱內(nèi)注入鐵砂，見圖8所示，直至配重箱內(nèi)填滿鐵砂，如圖9所示，吸力式重力基礎(chǔ)施工完畢的狀態(tài)圖。
[0080]本發(fā)明采用上述步驟可以將吸力式重力基礎(chǔ)安裝在深水區(qū)域內(nèi)，該施工簡單安全可靠。
[0081]見圖6所示，步驟B中，吸力式重力基礎(chǔ)3在運送至施工海域，從施工母船4上向吸力式重力基礎(chǔ)3上的配重箱2內(nèi)注水，隨著水量的增加，吸力式重力基礎(chǔ)3逐漸沉入水中，水下機(jī)械手抓住吸力式重力基礎(chǔ)，上述安裝裝置中的水下設(shè)備隨吸力式重力基礎(chǔ)下沉，在下沉過程中，第一測量機(jī)構(gòu)實時測量吸力式重力基礎(chǔ)的位置坐標(biāo)，并將所測得數(shù)據(jù)傳送給水上控制系統(tǒng)，根據(jù)所監(jiān)控的位置坐標(biāo)，啟動上述動力推進(jìn)器調(diào)整吸力式重力基礎(chǔ)的位置坐標(biāo)，吸力式重力基礎(chǔ)在自重作用下下沉，到達(dá)海底后，吸力式重力基礎(chǔ)依靠自重達(dá)到初始入泥條件，吸力樁開始準(zhǔn)備貫入施工。
[0082]見圖7所示，步驟C，吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)松開水下機(jī)械手，并在動力推進(jìn)器的作用下，啟動水壓自動鎖緊機(jī)構(gòu)，使吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)的水泵與吸力式重力基礎(chǔ)的泵接口對接，然后開始吸力樁貫入施工，在吸力樁貫入施工過程中，通過水下監(jiān)控系統(tǒng)5的第一測量機(jī)構(gòu)實時測量吸力式重力基礎(chǔ)的位置度、傾斜度、方位角，通過上述壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)實時監(jiān)測吸力樁的內(nèi)、外壓力，確保吸力樁的內(nèi)部壓力低于外部壓力，調(diào)整各個吸力樁的注水和排水狀態(tài)，改變吸力式重力基礎(chǔ)安裝的參數(shù)，安裝數(shù)據(jù)及安裝情況；并由水下監(jiān)控系統(tǒng)5通過臍帶信號纜傳輸?shù)剿娴氖┕つ复系乃峡刂葡到y(tǒng)8進(jìn)行實時監(jiān)控調(diào)整；吸力樁按照設(shè)計要求安裝到海底后，松開水壓自動鎖緊機(jī)構(gòu)，使吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)的水泵與吸力式重力基礎(chǔ)的泵接口分開。
[0083]見圖8所示，步驟D中，吸力樁式重力基礎(chǔ)填充鐵砂配重施工，吸力樁安裝好后開始向配重箱內(nèi)填充鐵砂，首先從施工母船4上釋放管道65，在水下機(jī)械手的協(xié)助下，管道65與配重箱的注砂口連接，啟動施工母船上的高壓空氣壓縮機(jī)64和鐵砂輸送機(jī)構(gòu)62，開始填充鐵砂施工，采用水下攝像監(jiān)測機(jī)構(gòu)實時拍攝配重箱排水口的圖像，并將所測圖像傳輸給所述水上控制系統(tǒng)，實時觀察配重箱是否被填滿。填充鐵砂施工完成后，利用水下機(jī)械手拆除管道，進(jìn)行回收。
[0084]高壓空氣壓縮機(jī)64通過管道向水下的配重箱內(nèi)以空氣為載體輸送鐵砂，高壓空氣除了平衡海底水壓，還要克服海水阻力及鐵砂和海水與管道之間的摩擦阻力，由于水面施工母船4距離吸力式重力基礎(chǔ)的海底較遠(yuǎn)，因此不能采用注漿配重，而是采用鐵砂填充配重箱形成配重，因為太長的注漿管線和注漿時間容易使?jié){液沒到海底就凝固。鐵砂在海水中不會發(fā)生溶解、凝固、粘連等現(xiàn)象，可以在高壓空氣的吹送下沿管道到水下海底的配重箱2內(nèi)，配重鐵砂規(guī)格一般地在0.2-2.0_，為了防止鐵砂在高壓空氣的作用下從配重箱的排水口隨水流一起排出，需要在配重箱2的排水口 21加最小80目(0.180mm)的濾網(wǎng)，這樣空氣和水通過濾網(wǎng)排到配重箱2外，鐵砂留在配重箱2內(nèi)。
[0085]綜上所述，本發(fā)明的深水用吸力式重力基礎(chǔ)及其深水安裝裝置和深水安裝方法，可以利用空的配重箱作為浮箱進(jìn)行浮拖和就位，節(jié)省了大型浮吊和運輸船只，通過向水下的配重箱填充鐵砂增加配重，使吸力式重力基礎(chǔ)在運輸和安裝施工方面簡便易行，施工作業(yè)簡便，節(jié)省了費用。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0086]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于深水的吸力式重力基礎(chǔ)，其特征在于，所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)包括吸力樁(I)和置于吸力樁上的配重箱(2)，配重箱(2)的頂部設(shè)有與配重箱相通的排水口(21)和注砂口(22)，以及與吸力樁(I)相通的泵接口(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深水的吸力式重力基礎(chǔ)，其特征在于，所述排水口(21)處設(shè)有放置鐵砂外露的濾網(wǎng)。
3.一種吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于，所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)包括吸力樁(I)和置于吸力樁上的配重箱(2)，配重箱(2)的頂部設(shè)有與配重箱相通的排水口(21)和注砂口(22)，以及與吸力樁(I)相通的泵接口( 11 )，所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)的深水安裝裝置包括: 水下監(jiān)控系統(tǒng)(5)，包括測量所述吸力式重力基礎(chǔ)水下運行姿態(tài)及位置的第一測量機(jī)構(gòu)，測量所述吸力樁內(nèi)、外壓力的壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)，以及控制所述吸力樁內(nèi)水壓的第一控制機(jī)構(gòu)； 水下運作機(jī)構(gòu)(7)，包括在下沉過程中用于調(diào)整所述吸力式重力基礎(chǔ)的姿態(tài)和位置的動力推進(jìn)器，以及用于向所述吸力樁注水或排水的吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)，用于輔助操作的水下機(jī)械手，所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)、水下機(jī)械手均與所述第一控制機(jī)構(gòu)相連； 與所述水下運作機(jī)構(gòu)相連(7)的水下動力控制單元(10)，用于控制分配動力； 向所述配重箱內(nèi)注入鐵砂的鐵砂注入系統(tǒng)(6)； 水上控制系統(tǒng)(8)，與所述水下監(jiān)控系統(tǒng)(5)、水下動力控制單元(10)和鐵砂注入系統(tǒng)(6)相連，用于監(jiān)測和控制所述水下監(jiān)控系統(tǒng)(5)、水下動力控制單元(10)和鐵砂注入系統(tǒng)(6)的運作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于:所述水下監(jiān)控系統(tǒng)(5)和所述水下動力控制單元(10)均安裝在一密封耐壓殼體內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于:所述第一測量機(jī)構(gòu)包括用于測量所述吸力式重力基礎(chǔ)的位置度、傾斜度和方位角的測量儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于:所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)包括水泵以及與水泵相連的換向閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于:所述水下運作機(jī)構(gòu)(7)還包括用于將所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)與所述泵接口相連的水壓自動鎖緊機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于:所述鐵砂注入系統(tǒng)(6)包括置于施工母船(4)上的鐵砂罐(61),與鐵砂罐(61)相連的鐵砂輸送機(jī)構(gòu)(62)和錐形儲罐(66)，以及與所述錐形儲罐(66)相連的管道(65)，所述管道(65)還與高壓空氣壓力容器(63)相連通，高壓空氣壓縮機(jī)(64)通過空氣壓力容器(64)向管道(65)輸送高壓空氣將錐形儲罐(66)內(nèi)的鐵砂注入水下配重箱(2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置，其特征在于:所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)的深水安裝裝置還包括用于獲取所需圖像的水下攝像檢測機(jī)構(gòu)(9)。
10.一種吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:所述深水安裝方法采用權(quán)利要求3-9任一項所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝裝置進(jìn)行安裝，所述深水安裝方法包括以下步驟: A、將吸力式重力基礎(chǔ)(3)浮拖至目的地；B、采用所述水下機(jī)械手抓住所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)，向所述配重箱內(nèi)注水，并且啟動所述動力推進(jìn)器協(xié)助將所述吸力式重力基礎(chǔ)運送至海底預(yù)定地點，吸力式重力基礎(chǔ)(3)的吸力樁(I)依靠自重達(dá)到初始如泥條件； C、采用所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)將吸力式重力基礎(chǔ)(3)上的吸力樁(I)負(fù)壓沉貫入泥； D、采用鐵砂注入系統(tǒng)(6)向所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)上的配重箱(2)內(nèi)注入鐵砂，直至配重箱(2)內(nèi)填滿鐵砂。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:步驟B中，所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)在運送至海底過程中，所述吸力樁負(fù)壓系統(tǒng)與所述配重箱(2)的注砂口(22)連通并且向配重箱(2)內(nèi)注水，所述吸力式重力基礎(chǔ)在自重作用下下沉，所述動力推進(jìn)器實時調(diào)整吸力式重力基礎(chǔ)(3)的運行姿態(tài)和位置，使吸力式重力基礎(chǔ)到達(dá)海底預(yù)定地點并達(dá)到初始入泥條件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:步驟B中，所述吸力式重力基礎(chǔ)(3)在下沉至海底過程中，所述第一測量機(jī)構(gòu)實時測量所述吸力式重力基礎(chǔ)的位置坐標(biāo)，并將所測得數(shù)據(jù)傳送給所述水上控制系統(tǒng)(8)，水上控制系統(tǒng)(8)通過所述動力推進(jìn)器調(diào)整吸力式重力基礎(chǔ)的運行位置直至下沉至目的地。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:步驟C中，所述吸力樁負(fù)壓沉貫過程中，所述壓力監(jiān)測機(jī)構(gòu)實時監(jiān)測吸力樁的內(nèi)、外壓力，確保吸力樁的內(nèi)部壓力低于外部壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:步驟C中，所述吸力樁負(fù)壓沉貫過程中，所述第一測量機(jī)構(gòu)實時測量所述吸力式重力基礎(chǔ)的位置度、傾斜度及方位角，并且將所測數(shù)據(jù)傳送給水上控制系統(tǒng)(8)，水上控制系統(tǒng)(8)通過第一控制機(jī)構(gòu)控制所述吸力樁負(fù)壓`系統(tǒng)，使所述吸力式重力基礎(chǔ)按設(shè)計要求下沉。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:步驟D中，所述配重箱(2)內(nèi)注入鐵砂的具體過程為:所述水下機(jī)械手將所述鐵砂注入系統(tǒng)的管道與配重箱的注砂口(22)連通，開啟所述鐵砂輸送機(jī)構(gòu)(62)和高壓空氣壓縮機(jī)(64)，利用高壓空氣將鐵砂注入配重箱(2)內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的吸力式重力基礎(chǔ)的深水安裝方法，其特征在于:步驟D中，所述配重箱內(nèi)注入鐵砂時，采用水下攝像檢測機(jī)構(gòu)(9)實時拍攝配重箱排水口的圖像，并將所測圖像傳輸給所述水上控制系統(tǒng)(8)，實時觀察配重箱是否被填滿。
【文檔編號】E02D27/12GK103603364SQ201310573451
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】劉愛永, 范會渠, 繆清明 申請人:上海利策科技股份有限公司