一种基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础的制作方法

本实用新型涉及深海浮式平台或深水网箱的锚泊技术领域，具体是一种基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础。

背景技术：

鱼雷锚是动力贯入锚的一种，一般长约15m，重达130吨。锚自身的形状类似鱼雷，故得名鱼雷锚。鱼雷锚可分为有尾翼和无尾翼两种类型，有尾翼的锚身一般有4个尾鳍。鱼雷锚锚身形如圆柱状，内部中空，可以填充高密度的材料如混凝土、废金属等来增加自重和降低锚重心而维持其稳定性，下端部呈锥形状，便于贯入海床土体中。

鱼雷锚安装快捷方便，安装时不需要借助任何外力，仅需在离海底足够高的位置将其垂直释放，使其靠自身重力下落，并在碰撞海底时，借助高加速度导致的巨大惯性力而贯穿海床至一定深度。通常释放高度在距海底30m时能达到17m/s的最终碰撞速度，贯入深度约为7m，在150m时能达到30m/s以上，贯入深度约为20m。

可见，鱼雷锚具有结构简单、可重复使用、制造成本低、安装便捷的特点，非常适合海上的施工环境。若能利用该优点，把鱼雷锚变成一种施工工具，必将促进海洋锚泊基础施工技术的进步与发展。因此，有必要发展基于鱼雷锚贯入施工的新型锚泊基础型式，促进海洋工程锚泊基础的技术进步。

技术实现要素：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，其由上、下两部分结构组成，整体呈轴对称结构，利用无尾翼的鱼雷锚贯入海床后，下部结构与海床土体产生较大的摩擦、锚固作用，下部结构对上部结构具有约束、牵制作用，使锚泊基础整体具有较大的锚泊力。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，其特征在于：包括横截面形状与尺寸相同的上部结构与下部结构；所述上部结构包括多块上部圆弧板、多根上部圆管交错相连成封闭的轴对称整体，其中一根圆管两侧的两个上部圆弧板靠近下端面分别设有上预留孔，与该圆管相对应一侧的上部圆弧板中下部设有系泊孔；

所述下部结构包括多块下部圆弧板、多根下部圆管交错相连成封闭的轴对称整体，每根下部圆管下端面均连接有开口朝外的圆弧桩，下部圆弧板靠近上端面设有与上部圆弧板的上预留孔位置相对应的下预留孔，下预留孔与上预留孔通过钢索将上部结构和下部结构连接成一体；

所述上部圆管与下部圆管的数量相等，且数量不少于三个。

所述的基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，其特征在于：所述的上部圆弧板与下部圆弧板内径与外径分别相等；上部圆管与下部圆管的内径与外径分别相等；上部结构与下部结构沿竖向的投影相同。

所述的基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，其特征在于：所述的上部圆弧板与上部圆管高度相等，下部圆弧板与下部圆管高度相等；下部圆弧板的高度不大于上部圆弧板高度的一半。

所述的基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，其特征在于：所述的圆弧桩的圆弧幅度为60°～90°，圆弧桩的底部呈尖状，圆弧桩的长度不小于上部圆弧板高度的2倍。

与现有技术相比，本实用新型具有下列优点：

(1)、本实用新型基于无翼鱼雷锚施工贯入海床，锚泊基础的上部结构与下部结构沿竖向投影相同且面积小，鱼雷锚较大的自重能把锚泊基础贯入至较深的海床中，安装便捷，施工时间短，非常适合海上的施工环境；

(2)、本实用新型的上部结构与下部结构通过钢索相连，贯入海床后，锚链拉力作用于上部结构，而下部结构通过钢索对上部结构进行牵制与约束，限制了上部结构的旋转与移动，下部结构具有“桩锚”的作用，使锚泊基础整体具有较大的抗拔承载力。

(3)、本实用新型整体呈轴对称状态，结构简单，制作方便，造价相对较低。

附图说明

图1本实用的俯视图。

图2本实用的主视图。

图3本实用新型的三维示意图一。

图4本实用新型的三维示意图二。

图5本实用新型的上部结构三维示意图。

图6本实用新型的下部结构三维示意图。

图7为本实用新型施工用的鱼雷锚三维结构示意图。

图8为图7的剖面图。

图9为本实用新型与鱼雷锚的组装示意图。

图10为本实用新型施工前垂吊于海床上方的示意图。

图11为本实用新型依靠鱼雷锚贯入海床的示意图。

图12为本实用新型鱼雷锚撤除后的锚泊基础姿态示意图。

图13为本实用新型的一种工作状态示意图。

附图标记说明：1、上部圆弧板；2、上部圆管；3、下部圆弧板；4、下部圆管；5、圆弧桩；6、系泊孔；7、上预留孔；8、锚身；9、锚头；10、端头；11、吊杆；12、填充物；13、钢索；14、锚链；15、施工绳索；a、海床面；16、下预留孔。

具体实施方式

参见附图。

一种基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，包括横截面形状与尺寸相同的上部结构与下部结构；上部结构由上部圆弧板1两端与上部圆管2的侧面沿竖向交替焊接相连形成封闭的轴对称整体；上部圆弧板1与上部圆管2的数量相等，其中一个上部圆弧板1的中下部设置系泊孔6，与设置系泊孔6的上部圆弧板1相对应另一侧的其它上部圆弧板1的下部对称的设置两个上预留孔7；下部结构由下部圆弧板3、下部圆管4与圆弧桩5焊接相连而成，下部圆弧板3两端与下部圆管4的侧面沿竖向交替焊接相连形成封闭的轴对称整体，圆弧桩5焊接于下部圆管4的底部；下部圆弧板3、下部圆管4与圆弧桩5的数量相互相等，在下部圆弧板3的上部对称的设置两个与上部结构相互匹配的下预留孔16；上部圆管2与下部圆管4的数量相等，且数量不少于三个。

上述提及的“上部”、“下部”、“竖向”、“侧面”、“另一侧”、“底部”等方位词，是基于所提锚泊基础施工时的姿态来确定的。施工时所提锚泊基础悬吊于海床上方，且处于铅锤状态，如图10、图11所示。在此姿态下，来确定各方位词的具体指向，说明书中其它地方所提的方位词也按此姿态推定得到。上述方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者构件必须具有特定的方位、构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1～图4给出了所提锚泊基础的结构示意图。

上部圆弧板1与上部圆管2的数量相等，下部圆弧板3、下部圆管4与圆弧桩5的数量相互相等；上部圆管2与下部圆管4的数量相等，且数量不少于三个。附图仅给出了三个圆弧桩5的情况。

上部圆弧板1与下部圆弧板3的内径与外径分别相等；上部圆管2与下部圆管4的内径与外径分别相等；焊接形成的上部结构与下部结构沿竖向投影完全相同。即上部结构与下部结构组装后，相互沿竖向可完全重合，如图1～图4所示。

上部圆弧板1与上部圆管2的高度相等，下部圆弧板3与下部圆管4的高度相等；下部圆弧板3的高度不大于上部圆弧板1高度的一半。

圆弧桩5的圆弧幅度为60°～90°，圆弧桩3的底部呈尖状，圆弧桩3的长度不小于上部圆弧板1高度的2倍。

其中一个上部圆弧板1的中下部设置系泊孔6，与设置系泊孔6的上部圆弧板1相对应另一侧的其它上部圆弧板1的下部对称的设置两个上预留孔7，如图5所示。在下部圆弧板3的上部对称的设置两个与上部结构相互匹配的下预留孔16，如图6所示。

上部结构与下部结构组装时，应使相互的预留孔位于同一方位，用钢索13连接上部结构与下部结构上的相应预留孔，使上部结构与下部结构后续相互发生荷载传递，如图9所示。

各构件的强度应满足各类工况下荷载作用的需要，在恶劣工况下不会发生屈曲与失效。应力集中的部位应采取辅助措施加强设计，避免连接处产生较大的应力集中而屈曲与失效。

所提锚泊基础使用鱼雷锚进行施工；鱼雷锚包括锚身8，锚身8内部中空，锚身8的下端设置锥形状的锚头9，锚身8的上端设有端头10，端头10的外径大于锚身8的外径，端头10的内部设置吊杆11；锚身8的外径小于上部圆管2的内径，端头10的外径大于上部圆管2的外径。鱼雷锚如图7与图8所示。

锚身8的内部中空，中空处装入填充物12，填充物12可选用高密度的材料如混凝土、废金属等，用以增加鱼雷锚自重和降低鱼雷锚重心，维持鱼雷锚贯入海床过程中的稳定性与铅垂度。

一种基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，包括下列步骤：

1)组装上部结构与下部结构。调整上部结构与下部结构的位置，使相互的预留孔7位于同一方位，用钢索13连接上部结构与下部结构上的相应预留孔，使上部结构与下部结构后续相互发生荷载传递，如图9所示。

使用辅助措施(如用工程胶固定)使钢索13贴于上部结构与下部结构的外壁，降低贯入海床过程中钢索13与土体的摩擦。

2)把各无尾翼鱼雷锚的锚身8穿越、套入各列上部圆管2与下部圆管4中，锚身5的下端向下延伸至超过圆弧桩5的下端。把施工用的钢索15绑定在各无尾翼鱼雷锚上端的吊杆11上，并把锚链14的一端连接在锚泊基础上的系泊孔6上，使用后续可解脱的辅助措施使各锚身8与锚泊基础紧密相连，确保起吊锚身8时锚泊基础不会脱落。基于各施工绳索15平稳的起吊锚泊基础使整体垂直悬吊于海床上方，如图10所示。

使用后续可解脱的辅助措施使上部结构与下部结构紧密相连，确保起吊锚身8时上部结构与下部结构不会脱落。

3)下放锚链14一定的长度使其处松弛状态且对锚泊基础的快速下沉影响降到最低，然后同步释放各施工绳索15，使锚泊基础在鱼雷锚自重作用下快速下沉并贯入海床，如图11所示。

本实用新型基于无翼鱼雷锚施工贯入海床，锚泊基础沿竖向投影面积小，鱼雷锚较大的自重能把锚泊基础贯入至较深的海床中，安装便捷，施工时间短，非常适合海上的施工环境。

4)同步向上张拉各施工绳索15，张拉过程中使后续可解脱的辅助措施失效与破坏，使锚身8与圆弧桩5、下部圆管4、上部圆管2依次逐步分离，最终把各锚身8拉起、移除。锚身8移除后锚泊基础的姿态如图12所示，施工结束。

后续在锚链拉力作用下，锚泊基础的上部结构与下部结构发生相应偏转与位移，图13给出了锚泊基础的可能工作状态示意图。

为了方便锚身8与圆弧桩5、下部圆管4、上部圆管2的分离，可在锚身8表面涂抹润滑剂。

本实用新型的上部结构与下部结构通过钢索相连，贯入海床后，上部结构与下部结构的表面均与海床土体发生摩擦，锚链拉力作用于上部结构，而下部结构通过钢索对上部结构进行牵制与约束，限制了上部结构的旋转与移动，下部结构具有“桩锚”的作用，使锚泊基础整体具有较大的抗拔承载力。

本实用新型由钢材焊接而成，整体呈轴对称状态，结构简单，制作方便，造价相对较低。

附图中仅展示了锚泊基础的部分形状及部分连接方式的情况，按照所提思路，可以改变各构件的形状、各部分的连接方式，形成其他相关类型的基于鱼雷锚贯入的桩锚式锚泊基础，其均属于本技术的等效修改与变更，此处不再赘述。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之内。