[发明专利]一种吸力式筒形基础沉筒纠偏与加固装置及其施工方法

说明书

本发明属于海洋结构基础技术领域，一种吸力式筒形基础沉筒纠偏与加固装置。将吸力式筒形基础沉筒作为阴极，附设铜管或钢管作为阳极，在沉筒筒壁周围形成电渗，弱化沉筒贯入过程中沉筒筒壁与深海土的接触面摩阻力、提高贯入效率；当吸力式筒形基础发生倾斜时，通过相应位置的电渗以达到纠偏的效果；最后，通过化学电渗法加固沉筒内和筒壁土体强度，提高吸力式筒形基础的整体抗拔承载力。该技术方案，施工便捷、经济性好。

技术领域

本发明属于海洋结构基础技术领域，尤其涉及一种吸力式筒形基础沉筒纠偏与加固装置及其施工方法。

背景技术

吸力式筒形基础作为一种优良的海洋基础形式，已广泛应用于深海采油平台、海洋浮动式结构。相比于传统桩基础，吸力式筒形基础具有安装简便、成本低、施工效率高的优点。

吸力式筒形基础的安装沉贯过程分为两步：第一步为吸力式筒形基础在自重作用下沉贯至指定深度；第二步为抽出沉筒内浆水，在沉筒内形成负压，吸力式筒形基础在负压作用下沉贯至设计深度。由于海洋地质条件的差异性，海底土体表面可能不平整、且不同地区或深度处的土体性质存在差异，吸力式筒形基础在自重作用下沉贯和在负压作用下沉贯的过程中均有可能发生倾斜；基础在安装的过程中，由于受到水平的波浪荷载或者拖船的拖拽也可能发生倾斜。一旦吸力式筒形基础发生倾斜，在沉贯过程中由于基础重心的偏移，基础倾斜的角度会越来越大，会严重影响基础的安装质量。因此，及时纠偏吸力式筒形基础的倾斜是控制吸力式筒形基础安装质量的重要手段。

吸力式筒形基础依靠筒壁与深海土体之间的相互作用力为上部的采油平台、浮动式结构提供承载力。吸力式筒形基础筒壁与深海土体之间的相互作用力可通过增大摩擦系数和基础周围土体的不排水强度来提高。相关学者提出通过注浆的方式来加固吸力式筒形基础；但是，在深海土体中传统注浆材料的适用性问题尚有待进一步验证，注浆后的吸力式筒形基础存在回收利用困难的问题，一定程度上造成了资源浪费；因此，寻找一种经济性更好、技术更可行的吸力式筒形基础加固装置及其施工方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于解决目前现有技术的不足，提供一种利用电渗法对吸力式筒形基础进行纠偏的装置，使沉筒满足垂直度要求，有效提高沉筒的安装质量；沉筒沉贯完成后，通过化学电渗法对的沉筒内和筒壁土体进行加固，有效提高吸力式筒形基础的整体抗拔承载力，且不存在基础回收利用困难的问题。

本发明的技术方案：

一种吸力式筒形基础沉筒纠偏与加固装置，以吸力式筒形基础的沉筒作为阴极，在沉筒内部设置阳极，接通直流电源形成电渗场，沉筒内部土体水分向沉筒外部流动，土体中水的流动弱化了沉筒筒壁与土体之间的摩阻力，提高沉贯效率。当沉筒发生倾斜时，打开沉贯较浅位置处的电源开关，该位置在电渗作用下进一步沉贯达到纠偏的效果。沉贯完成后，切断沉筒自身电源，将沉筒内部设置的电极一半设置为阴极、一半设置成阳极；向电极中注入化学溶液，在电流作用下形成电渗，加固沉筒内部土体，提高吸力式筒形基础的整体抗拔承载力。

一种吸力式筒形基础沉筒纠偏与加固装置，其主体结构为沉筒；沉筒包括筒盖3和筒体两部分，筒盖上设置有排水阀门4；沉筒内部均匀布置4～6个铜管或钢管6，每个铜管或钢管6上均匀布置6～8个注浆孔6-2，注浆孔6-2利用弹性橡皮圈包裹，铜管或钢管6与沉筒之间用绝缘材料5隔离；沉筒通过钢缆线1-1与上部浮动式结构连接，为上部浮动式结构提供承载力；铜管或钢管6通过电缆线1-2与上部结构直流电源连接形成电渗、且可电极转换，达到吸力式筒形基础沉筒纠偏和加固的目的；钢缆线1-1与电缆线1-2通过具有防止海水侵蚀功能的套管1-3包裹在一起。

一种吸力式筒形基础沉筒纠偏与加固装置的施工方法，步骤如下：

(1)将含有铜管或钢管6、绝缘材料5的吸力式筒形基础的沉筒拖运至预定沉贯施工位置；

(2)将沉筒设置为阴极，铜管或钢管6设置为阳极，铜管或钢管6和沉筒的电缆线1-2分别与电源的正极、负极连接；