[发明专利]基于重力的结构

说明书

一种用于支承离岸设备的基于重力的结构(1)，所述基于重力的结构(1)包括基座(4)。所述基座(4)具有基部(11)。所述基部(11)具有用于排水的多个开口(10)。存在至少一个第一层(7)的过滤材料，其具有适用于将捕集在基部(11)下方的水排至开口(10)的等级。层(7)安装在基座(4)下方的海底(8)上。所述基座具有向下延伸的裙部(5)，其适于穿到过滤材料层(7)下方的海底中。

技术领域

本发明大体上涉及一种用于支承离岸设备的基于重力的结构。

具体而言，本发明涉及一种用于以技术上有效的方式支承基于重力的结构的技术。本发明尤其针对减少与软土引起的孔隙压力效果和结构下方的水穴引起的泵送效果相关联的问题。

更具体而言，本发明涉及一种用于支承离岸设备的基于重力的结构，所述基于重力的结构包括基座，所述基座具有基部以及基座部分。

背景技术

已知的是离岸设备如风力涡轮机等通常支承在海底上的由其自身重量带来稳定性的结构上，通常在此领域中称为基于重力的结构(GBS)。使用用于支承各种类型的离岸设备的基于重力的结构因此是公知的。

当配置于海底上时，尽管基于重力的结构主要由其自身重量带来其稳定性，但此结构的稳定性是此技术领域中很普遍的关注问题，特别是因为此结构所处的海底上的孔隙压力效果和泵送效果。

某些类型的海底(特别是沙、淤泥和粘土)承载负载的能力通常由周期负载引起的增大的孔隙水压力而削弱。基座下方的海水被捕集，且在通常来自波浪、流动和风的周期负载的情况下，大体上称为'孔隙压力累积'的压力累积出现在结构下方的土壤中。过大的孔隙压力可引起基座重量的一部分由水垫支承，且因此，该重量变得相对于抵抗负载低效。

留在基座下方的水穴恶化孔隙压力累积的效果，因为它们在基座经历例如来自波浪、流动或风的周期负载时生成泵送效果。

为了克服如上文所述的问题，已知的是通过专用船舶除去易于孔隙压力累积的层来对海底疏浚。然而，疏浚操作很昂贵且干扰海洋环境。通常，相对较大的体积需要疏浚，且使挖掘的材料沉积回海底上进一步干扰海洋生境。

另一种技术在于将砾石层置于海底上，且然后将基座置于砾石层上。此砾石层在很严格的公差内放置，以便在基底下获得期望的避免水穴的效果。该方法通常与疏浚组合使用。然而，由于填充砾石层中的石头之间空隙的海底沉积物，故底座下方的不均匀沉陷可能导致承载能力的逐渐损失、底板上的不必要的负载和基座的倾斜。在该技术中，基座具有大体上平坦的下侧或具有小肋条或类似物的下侧。这提供了在经历流动、波浪和风引起的较大侧力时阻止基座滑动的有限能力。

属于本申请人的美国专利申请公开案US2011/0305523公开了一种基座，其具有底部板块(slab)和从底部板块向上延伸的壁，还有从底部板块向下延伸的周向裙部，以限定板块下方的至少一个隔间。该公开案还公开了一种将圆形裙部内的有限空间分成一定数目的隔间的径向裙部。所述裙部通过将负载传递至更深的土层来改善基座的承载能力，且圆形裙部沿外周减小来自海底可能的冲刷的恶化效应。

本专利公开案还教导了将灌浆施加到隔间中，以避免充水穴捕集在基座的底部与海底之间。裙部将隔离基座下方的土壤，且包围土壤内的任何水穴。

以上专利申请中公开的设计由于使用灌浆而很昂贵。此外，注射灌浆进一步阻止了水从基座下方的海底中的土壤排水，增大了潜在的孔隙压力累积。

孔隙压力减小且因此强稳效果还可通过提供排水管来在海底处获得，所述排水管提供了将过大的水压排出基座下方的土壤的流动通道。例如，该方法从FR2664311、US4693637、GB1472538和US2895301中获知，但强稳效果随离排水点的距离而迅速减小。因此，排水的有益效果有限，除非排水点的数目很多，且因此很昂贵。此外，排水通道必须保持畅通(未由海底沉积物堵塞)，以便连续从土壤提供排水。