[发明专利]一种海洋吸力式筒形基础加固装置及其施工方法

说明书

本发明属于海洋结构吸力式筒形基础技术领域，提供了一种海洋吸力式筒形基础加固装置及其施工方法。筒形基础包括筒盖和筒体两部分；筒盖上设有排水阀门；筒体是包含外筒壁和内筒壁的双层结构；外筒壁和内筒壁密封连接，中间留有空腔；在外筒壁和内筒壁间的空腔中安装可供加热的电阻丝或其他加热装置，电阻丝或其他加热装置与内外筒壁间的空隙填充导热绝缘材料；在外筒壁和内筒壁上均匀地布置若干排水板。本发明通过加热电阻丝或其他加热装置加热筒体，进而提高周围土体温度；周围土体在高温下渗透系数提高，进一步发生固结，内外筒壁上设置的排水板可及时排出土体中的水分，提升土体的有效应力，增加土体的不排水抗剪强度。

技术领域

本发明属于海洋结构吸力式筒形基础技术领域，尤其涉及一种海洋吸力式筒形基础的加固装置及其施工方法。

背景技术

随着海上石油资源的不断开发，越来越多的石油资源将来自海洋的深水区。我国南海海域石油资源储量丰富，是深海石油资源开发的重要区域。在南海深海石油资源开发过程中，吸力式筒形基础作为一种优良的基础形式被广泛应用于深海平台、海洋浮动式结构等工程结构中。

吸力式筒形基础一般为底部开口、顶部封闭并设有抽水口的圆筒形结构，具有安装方便、成本低、施工效率高等技术优点。吸力式筒形基础在沉贯过程中，首先在自重作用下沉贯至一定深度，然后通过抽出筒内海水在筒内形成负压，利用筒内外压差将基础沉贯至指定深度。吸力式筒形基础通过锚链与上部浮动式平台连接，为浮动式平台提供承载力。

吸力式筒形基础承载力的发挥与基础-土间的相互作用有很大关联，可通过提高基础-土间的摩擦系数和增大基础周围土的不排水剪切强度，以提高吸力式筒形基础的承载力。针对吸力式筒形基础的加固，目前公开的发明专利主要利用土体注浆的方式提高吸力式筒形基础的承载力。例如，中国发明专利“基于筒型基础负压技术的逐层地基加固方法”(CN101666099 A)公开了一种在吸力筒内实现逐层注浆以提高吸力筒基础承载力的施工方法；中国发明专利“灌浆式吸力锚及其安装方法”(CN 106240749 A)公开了一种三段式的吸力筒基础，通过向中部筒体与土体空隙中灌入水泥浆以提高吸力锚的侧向承载力和增加周围土体与锚筒接触面的摩擦系数；申请中国发明专利“一种防冲刷的吸力桶基础及其分层注浆加固土层方法”(CN 107882058 A)公开了一种防冲刷的吸力桶基础及其分层注浆加固土层方法，通过加劲肋管开设注浆孔实现分层注浆；申请中国发明专利“一种底板带压浆装置的吸力式沉箱基础”(CN 107401177 A)公开了一种底板带压浆装置的吸力式沉箱基础，通过筒内筒底的注浆，使浆液与十字板固结成整体，增加负压筒内土体的重量和端阻力。利用注浆的方式提升吸力式筒形基础虽可提升基础的承载力，但注浆后基础回收利用很困难，造成了极大的资源浪费。

发明内容

为解决吸力式筒形基础周围土体不排水抗剪强度低导致的基础承载力相对较低，以及通过注浆方式加固吸力式筒形基础造成的基础回收利用困难的问题，本发明公开了一种可加固筒体周围土体的吸力式筒形基础装置；利用筒体对筒体周围土体加热，促进筒体周围土体固结沉降，提升筒体周围土体的不排水抗剪强度，从而提升吸力式筒形基础的承载力；其主要技术特征在于：筒形基础包括筒盖和筒体两部分；所述的筒体包含外筒壁和内筒壁的双层结构；所述的外筒壁和内筒壁间安装可供加热的电阻丝或其他加热装置以提高筒体周围土体温度；所述的外筒壁和内筒壁上均匀地布置4-6个排水板以及时排出土体中的水分，提升土体的有效应力，增加土体的不排水抗剪强度。利用该方法加固的吸力式筒形基础不存在回收困难的问题。

本发明的技术方案：

一种海洋吸力式筒形基础加固装置，通过钢缆线1-1与上部结构连接；所述的海洋吸力式筒形基础加固装置包括外筒壁2、内筒壁3、筒盖4、排水阀门5、加热装置6、导热绝缘材料7；