[发明专利]漂浮吸力筒基础施工方法及漂浮吸力筒基础

说明书

本发明涉及海洋岩土工程领域中的漂浮吸力筒基础施工方法及漂浮吸力筒基础，通过设置柔性布(6)，并与筒顶(10)或筒侧壁(5)连接，形成至少一面为柔性布(6)的密闭空间(8)，运输时，向密闭空间(8)内充气，使其漂浮于水面，牵引拖运至预定地点后释放密闭空间(8)内的气体，利用自重初步下沉，再与土体(11)围合成二次密封空间(9)，抽出二次密封空间(9)内的气体，利用大气压力或水压力促使筒侧壁(5)进一步下沉，还可以在筒侧壁(5)底部的密闭空间(8)内注浆形成注浆加固体(12)，提高承载力，本发明使得海上吸力筒基础施工设备大幅度简化，施工速度快、造价低、承载力高。

技术领域

本发明涉及海洋岩土工程领域中的一种漂浮吸力筒基础施工方法及漂浮吸力筒基础。

背景技术

风电、太阳能、洋流等新能源技术是减少碳排放且可持续发展的清洁能源，目前这些清洁能源的利用技术已经应用并具备推广价值。海洋资源是清洁能源汲取的主要场所，随着新能源技术的推广应用，如何在海洋中进行工程地质勘察、基础工程建设及运维是海洋岩土工程领域中面临的新课题。大量的海洋岩土工程问题不断出现，如何降低基础工程成本、提高施工可行性、可靠性，逐渐成为海洋岩土工程亟需解决的难题。目前使用的吸力筒基础是用钢材制造大直径的筒状受力结构，施工前，用船舶运至预定地点，然后使用大型起吊装备调运至海洋中，再利用筒状结构的自重将吸力筒下沉至一定深度，最后将吸力筒内的气压降低，利用大气压力将吸力筒压至预定深度，作为建(构)筑物的基础或为海洋工程提供施工平台。吸力筒基础因施工速度快、残留部分可回收的优点，在一定程度上得以推广应用。目前，吸力筒基础主要包括筒顶、筒侧壁两部分，且这两部分一般为钢结构，筒顶位于筒侧壁的上方，一般为圆盘形钢结构，筒侧壁一般是薄壁圆筒状钢结构，筒顶与筒侧壁焊接。现有吸力筒基础的施工方法主要包括：(a)将制造完成的吸力筒基础吊装至运输船只上运至预定地点，(b)利用特别大型的水上吊运装置将吸力筒基础吊放至水中；(c)利用吸力筒基础的自重，使得吸力筒基础的筒侧壁下沉至一定深度：(d)抽出吸力筒内的气体，利用大气压力使吸力筒基础下沉至预定深度。主要应用领域之一是海上风电基础，吸力筒一般直径大，可达30～40m，重量大，可达1000多吨，运输及吊装施工难度大，成本高。吸力筒基础一般难以入土很深，筒壁厚则难以下沉，桶壁薄则承载力低，这一吸力筒基础本身存在的矛盾是影响吸力筒基础推广应用的关键，解决这一矛盾意义重大。另外，对于已建成投入使用的吸力筒基础、桩基础等水中基础，因长期出于海水等水域环境中，在冲刷等作用下，其承载力变化如何，如何进行检测、加固也具有重大的实践意义。

发明内容

本发明的第一个目的是提供第一种漂浮吸力筒基础施工方法，该第一种漂浮吸力筒基础施工方法可利用柔性布形成体积可变的密闭空间，通过控制密闭空间内的流体比重与体积，使得吸力筒在运输过程中能够漂浮于水面，在施工过程中自行下沉，可省去吸力筒基础吊装与运输施工成本。在吸力筒下沉施工完成后，可通过向密闭空间内注浆，形成组合结构吸力筒基础，提高基础承载能力，可大幅度节约成本，提高施工效率。

该第一种漂浮吸力筒基础施工方法包括以下步骤：

a)建造吸力筒基础，并将不透水的柔性布与吸力筒基础连接，形成至少一面为柔性布的且与吸力筒基础连接的体积可变的单个或多个密闭空间；

b)向上述步骤a)中形成的部分或全部密闭空间内充入气体，使得吸力筒基础漂浮于水中；

c)利用船只牵引吸力筒基础，拖运至预定位置；

d)释放吸力筒基础密闭空间内的气体，利用吸力筒基础自重，使吸力筒基础的筒侧壁部分下沉至土体中；

e)由吸力筒基础与土体共同围合成单个或多个二次密封空间；

f)抽出上述步骤e)中施工形成的二次密封空间内的或上述步骤a)中施工形成的密闭空间内的气体与水中的一种或两种组合，利用作用于筒顶上的大气压力与水压力中的一种或两种组合，使吸力筒基础第二次下沉，直至完成吸力筒基础施工。