專利名稱：自安裝式吸力錨(樁)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于海洋工程領域吸力錨(樁)結構型式及安裝技術的創(chuàng)新。
現有的吸力錨(樁)的安裝方式有水操作及氣操作兩種。二者均能實現海底貫入作業(yè)。氣操作式還能借助向錨筒內充氣而實現自浮拖航，此過程可不依賴于海上起重船，從而節(jié)省一定安裝費用。但是充氣的錨筒從水面向海底自由沉放過程中會遇到因水深漸增、筒內充氣內壓加大、體積變小，從而浮力迅速降低，致使錨體重力與浮力失去平衡，出現加速下沉的不穩(wěn)定狀態(tài)。在此情況下又不得不借助起重船。因此過去的吸力錨(樁)的安裝方式可以部分地實現自安裝，而不能實現全然不依賴超重船的完全自安裝。
本發(fā)明的目的在于通過對傳統(tǒng)錨體結構的改進，實現從自浮拖航、自由沉放至吸力貫入的全過程自安裝，而不依賴于起重船，從而顯著節(jié)約海上工程費用。
本發(fā)明的技術方案一種自安裝式吸力錨(樁)，由錨筒、錨頂及錨頂立柱組成，其特征在于所說錨筒的頂部具有一個由頂板、底板及側壁構成的密封頂艙，這種密封頂艙可以與錨筒作與一體，即在錨筒頂板下面加一底板，構成一體式頂艙；也可以單獨由頂板、底板、側壁構成一個分體式頂艙而裝于錨頂之上。兩種型式的頂艙的頂板上均設有與空壓機相連的進、排氣管線；底板上均設有與錨內相通的進、排水短管；側壁底端或底板上均設有與海水相通的進、排水短管；進、排氣管線與進、排水短管均有閥門。閥門的控制臺與空壓機均設于水面工作船上。基于這套技術裝置，通過水面船上控制臺的操作便可實現所說吸力錨(樁)的完全自安裝。
其原理是(1)密封頂艙的設計保證其浮力大于錨體(樁)的重力，從而在空艙狀態(tài)下實現自浮拖航。(2)至目標地點，打開通海閥門，將海水引入頂艙，有控制地緩慢增加壓載，使錨體在水中平穩(wěn)下沉。(3)至錨端觸及海底時，將頂艙水逐漸充滿形成附加重力，克服表土阻力使錨端插入海底一定深度，保持穩(wěn)定并形成錨端初始密封條件。(4)打開進氣管線閥門向頂艙內壓氣、將水排空入海，控制頂艙浮力小于錨與頂艙合重，然后關閉通海閥門。(5)打開排氣管線閥門，對頂艙排氣減壓，降至大氣壓力，同時打開底板閥門，容許板底下水體入艙。這是錨體吸力下沉過程，其有效下沉力來自錨頂板上、下的壓差，相當于錨頂以上水頭的壓力。此步的錨體下沉直至頂艙充水到頂為止，其下沉深度增為頂艙高度。(6)重復步驟(4)、(5)對頂艙壓氣排水、再排水減壓，完成第二步吸力沉放，直至將錨筒全部貫入海底。在全過程中錨筒頂艙所起的作用是①空艙提供浮力，實現自浮拖航。②充水提供附加重力，實現穩(wěn)定水中沉放。③排水后，再排氣減壓，形成錨頂壓差，實現吸力貫入。此時的錨頂艙實質上變成錨腔的“吸力泵”。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于此型式吸力錨(樁)可以不依賴于起重船而實現自浮拖航，水中穩(wěn)定沉放及海底吸力貫入的全過程自安裝，從而顯著節(jié)省海上工程費用。
以下結合附圖及實施例作進一步說明對于具有分體式頂艙的吸力錨(樁)，在拖航之前可用卡具將頂艙固定在錨頂之上，在錨體安裝完畢可將頂艙卸下。對于具有一體式頂艙的吸力錨(樁)，若欲將錨頂最終沉入海底泥面以下，建議對頂艙預留貫通上下的入孔，以便沉錨后期下人實施錨內噴沖氣舉排泥清基作業(yè)。以下附圖實施例是針對具有一體式頂艙吸力錨(樁)的安裝而給出的。


圖1為本發(fā)明所涉氣操作自安裝式吸力錨(樁)技術裝備示意圖。其中1—錨筒；2—錨筒頂艙；3—頂板；4—底板；5—樁柱；6—進、排氣管線；7—進、排水短管(通海)；8—進、排水短管(通錨內)；9—入孔(排泥用)；10、11、12—氣動閥門；13、14、15—氣動管線；16—空氣壓縮機；17—控制臺；18—水面工作船。圖2為本發(fā)明吸力錨(樁)的氣操作自安裝過程示意圖。圖2-1錨頂空艙，自浮拖航過程。圖2-2頂艙充水，重力沉放過程。圖2-3壓氣排水，頂艙排空過程。圖2-4頂艙減壓，吸力沉放過程。圖2-5基底噴沖，入孔排泥過程。圖2-6吸力貫入，最終就位過程。
實施例一種具有頂艙的自安裝式吸力錨(樁)的技術裝備(參見圖1)，包括錨筒1、頂艙2、立柱5；設于頂艙頂板3上的進、排氣管線6；設于頂艙底板4連通錨內的進、排水短管8；設于頂艙側壁上的通海短管7，以及貫穿頂艙頂板3-5底板4的入孔9。進、排氣管線6與工作船18上的空氣壓縮機16相連，由閥門12控制；進、排水短管7及8分別由閥門10、11控制，各個閥門分別有氣動管線13、14、15接至工作船上的控制臺17?；谶@套裝置，通過程序操作，可實現吸力錨的自安裝。
具體步驟是①在錨筒頂艙排空狀態(tài)下，實現自浮拖航，條件是頂艙2提供的浮力足以平衡錨樁結構的重力，如圖2-1所示；②至就位地點，打開頂艙側壁上的通海短管7，將海水充入頂艙，實現錨體穩(wěn)定沉放，直至錨端插入海底達初始密封所需深度，如圖2-2所示；③打開頂艙頂板3上的進、排氣管線6的閥門12，由空壓機16向頂艙2壓氣，將艙內的水經短管7排空，此時錨端有基土約束保持不動，控制頂艙浮力不超過錨與頂艙合重，如圖2-3所示；④關閉閥門10，打開閥門11，再操作閥門15，對頂艙2排氣減壓，至大氣壓力，形成錨頂壓差，實現吸力沉放。隨著頂艙底板下降其下水體經短管8入艙，直至充滿為止，此步錨體下沉深度恰為頂艙高度，如圖2-4所示；⑤待頂艙底板降至距泥面2m左右，潛水員由入孔9進入錨內對基底實施噴沖氣舉清基作業(yè)。基土泥漿由軟管經人孔排出，直至清基達到所需深度，如圖2-5所示；⑥重復步驟③、④再對頂艙進行壓氣排水擴排氣減壓，實施吸力貫入直至最終位置，如圖2-6所示。
權利要求
1.一種自安裝式吸力錨(樁)由錨筒、錨頂及錨頂立柱組成，其特征在于所說錨筒的頂部具有一個由頂板、底板及筒壁構成的密封頂艙。
2.依據權利要求1的吸力錨(樁)，其特征在于所說吸力錨(樁)的密封頂艙的結構形式可以是將錨頂的頂板下面加一底板構成的一體式頂艙。也可以是單獨由頂板、底板及筒壁制成而附加于錨頂之上的分體式頂艙。
3.依據權利要求2的吸力錨(樁)，其特征在于所說吸力錨(樁)的密封頂艙中的一體式及分體式頂艙的頂板上都設有與氣源或空壓機相連的進、排氣管線；底板上都設有與錨內相通的進、排水短管；筒壁上都設有與海水相通的進、排水短管。
4.依據權利要求3吸力錨(樁)，其特征在于所說吸力錨(樁)的密封頂艙內設置的進、排氣管線，及進、排水短管均有閥門控制，閥門控制臺及空氣壓縮機均置于水面工作船上。
全文摘要
一種自安裝式吸力錨(樁)，由錨筒、錨頂及錨頂立柱組成。其特點是在錨筒上具有一個密閉頂艙，其作用是在空艙狀態(tài)下為吸力錨拖航提供自浮能力；通過向艙內有控注水實現平穩(wěn)沉放；借助對艙內排水、排氣減壓，形成錨頂上下壓差，實現吸力貫入。這些過程通過氣操作完成。為此頂艙頂板裝有連通空壓機的進、排氣管路，頂艙底板及側壁分別裝有通錨內及通海水的短管，所有管路的閥門均由水面工作船的控制臺操作。這種帶有頂艙的吸力錨(樁)與傳統(tǒng)的無頂艙的吸力錨(樁)相比，其優(yōu)越性在于可以實現自浮拖航、平穩(wěn)沉放、吸力貫入的全過程自安裝而不依賴于起重船，從而顯著節(jié)約海上工程費用。
文檔編號B63B21/27GK1440904SQ0114324
公開日2003年9月10日 申請日期2002年2月26日 優(yōu)先權日2002年2月26日
發(fā)明者王翎羽 申請人:天津市海王星海上工程技術有限公司