[发明专利]一种自由式海底防沉板浅基础

说明书

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种自由式海底防沉板浅基础。该自由式防沉板浅基础由下层基础、上层基础和顶部盖板三部分组成，上层基础上安装水下生产系统；下层基础底板坐底于海床表面，用于支撑防沉板浅基础及水下生产系统的重量；上层基础底部装有多个万向滚动球承，当上层基础受到海底管道因温压作用而产生的水平推力时，上层基础能在下层基础底板上表面水平运动，从而一定程度上减轻或释放海底管道因温压作用而产生的轴力，防止海底管道发生屈曲破坏。本发明能有效降低海底管道因高温高压输油而作用在自由式海底防沉板浅基础上的水平力，所以自由式海底防沉板浅基础的尺寸和重量得以减小，降低生产成本和对安装船只及吊装设备的要求。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种自由式海底防沉板浅基础。

背景技术

海底防沉板浅基础用于支撑各种水下生产系统，如管汇、管跨保护装置、井口基盘、限流阀、隔离阀、管道终端等。与浅基础相连管道在高温高压输油时会发生轴向膨胀，从而施加给浅基础一个水平推力。传统设计中浅基础要能抵抗此水平推力，即在此水平推力作用下浅基础不会出现水平滑移。因此浅基础的尺寸要足够大以满足抗滑设计要求。

一般情况下，海底防沉板浅基础和海底管道均通过管道敷设船来进行安装，如果浅基础尺寸过大而超出了管道敷设船的装载或吊装能力，就需要另外的大型安装船只来安装防沉板浅基础，这极大提高了安装费用。为降低防沉板浅基础的尺寸和重量，出现了相容性防沉板浅基础。当管道因温压作用而施加在浅基础上的水平推力大于基础的水平抗滑力时，允许浅基础在海床表面发生水平滑动，从而使管道上的轴力得到一定程度的释放。当管道输油膨胀时，浅基础发生水平滑移；当管道结束输油时，浅基础又水平滑移至原始安装位置。

浅基础在海床表面水平滑移时，基底土体发生剪切变形，土体出现超孔压累积和应变软化，并伴随剪切沉降；当基础稳定在海床上时，基底土体开始排水固结，并伴随固结沉降。因此，在管道周期性输油-停止输油过程中，防沉板浅基础出现周期性水平滑移，浅基础基底-土体的相互作用非常复杂。且管道因温压作用而施加在浅基础上的水平推力可能会对浅基础产生弯矩和扭矩，导致基础转动和倾斜，甚至导致海底管道和水下生产系统的连接点位置出现破坏。

发明内容

为了克服上述不足、解决上述问题，本发明提出一种自由式海底防沉板浅基础，以减小管道因高温高压膨胀而作用在浅基础上的水平推力。一方面能减小浅基础尺寸和重量，降低生产和运输成本以及安装成本；另一方面能降低因高温高压膨胀而导致的管道屈曲破坏风险，并且可以避免上述相容性浅基础由于循环软化而导致的竖向沉降。

本发明的技术方案如下：

一种自由式海底防沉板浅基础，主要由下层基础1、上层基础2和顶部盖板3组成；所述的下层基础1坐底于海床表面，用于支撑自由式海底防沉板浅基础和水下生产系统4的重量；所述的顶部盖板3的底面与下层基础1的顶面相连，下层基础1的内部为空心结构，上层基础2位于下层基础1内部空间内，并在下层基础1内实现水平运动。

所述的下层基础1主要由底板11、挡板12和裙板14组成；所述的底板11下表面对称布设多个裙板14，裙板14嵌入海床土中，用于增加自由式海底防沉板浅基础的水平抗滑力和竖向承载力，并提高底板11的刚度；所述的挡板12固定在底板11上表面的四周，形成开口的空心方体结构；所述的挡板12的上表面对称布设多个螺孔a13，用于固定顶部盖板3。