一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种系泊结构，特别涉及一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构。


背景技术：

2.目前，海洋工程建设正处于高速发展阶段，对于海洋资源的开发利用由浅海至深海迅速发展。海洋浮式平台已被广泛应用于海上风电、海洋监测等工程，其作业时的稳定性则依靠相应的系泊结构来保证。
3.系泊结构一般由锚链与海底锚固基础组成，浮式平台所受风、浪、流等荷载由锚链传递至锚固基础进行承担。现有海底锚固基础包括箱型基础、桩基础与吸力桶基础等，箱型基础是重力式基础的代表，常设置于海床表面，对于上拔荷载承载能力较强，但水平承载能力较弱，且成本较高；桩基础承载能力高，但其工程造价较高，施工复杂，需配套大型打桩机械，且对于深海工况施工难度较大；吸力桶基础施工简便，但对于海床土质有要求，常与桩基础、重力式基础结合进行锚固。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是在兼顾工程造价、工期等方面要求的同时，能够有效限制海洋浮式平台水平与竖向位移，以保证其作业时的安全稳定性而提供的一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构。
5.本实用新型提供的海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构包括有浮式平台、锚索和扩体装置，其中两束或数束锚索固连在浮式平台的底部，每束锚索上均穿设有两个或数个扩体装置。
6.扩体装置包括有导向筒、固定盘和翼板，其中导向筒固定连接于固定盘中间部位，导向筒和固定盘上均开设有数个固定孔，且导向筒和固定盘上所开设固定孔的数量、大小和位置均相同，导向筒和固定盘的中心部位开设有能够连通的圆孔。
7.翼板枢接在固定盘顶面且在导向筒外圈处，翼板能够绕固定盘上导向筒外周处设置的枢接轴进行开合，导向筒外壁装配有支撑弹簧，支撑弹簧与枢接轴、翼板的数量和位置对应，一圈翼板的顶部套设有松紧绳。初始时，翼板处于聚拢状态，松紧绳设于翼板顶部提供约束，且翼板与设于导向筒外壁的支撑弹簧接触，支撑弹簧处于挤压状态，使得翼板与导向筒之间存在设定空间。
8.翼板为钢板。
9.每束锚索均是由数根锚索组成，数根锚索插设在固定盘和导向筒所开设的数个固定孔内。
10.每束锚索的底部均固连有钻头，钻头的顶端连接有固定盘，钻头顶端固定盘中间的通孔内装配有连接架用于钻杆的卡接以使钻杆对钻头进行旋转钻进。
11.本实用新型的设置原理：
12.本实用新型提供的海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构在施工时，先使用数根钻杆对钻头进行旋转钻进，其中底端带有卡槽的钻杆穿过数个导向筒、固定盘的中心通孔后与钻头顶端固定盘中间的连接架相卡接，即与钻头相连接；数根钻杆相螺接，通过在上端钻杆的端部施加扭矩与推力，即牵引锚索、扩体装置向下旋入，相较于传统施工方法，无需先挖孔后设置锚索，能够直接将锚索、扩体装置旋入，初始时翼板处于聚拢状态能够有效减少旋入阻力。锚索布设完成后，拔出数根钻杆，进行回收，节约材料，降低成本。
13.锚索、扩体装置在钻杆的牵引下向下旋入过程中，翼板上套设的松紧绳与周边土体的挤压摩擦作用将使松紧绳脱落，此时对于翼板的约束将直接由周边土体提供。
14.锚索在旋入到设计位置，拔出钻杆进行回收后，通过在锚索顶端逐级施加上拔荷载使其产生向上的位移；扩体装置随锚索向上位移的过程中，翼板因挤压上方土体，在土压力作用下向四周打开，影响的土体范围增加，抗拔承载力逐渐增大；一段位移后停止加载，此时结构已具备了较高的承载力，施工完成。
15.因固定盘的存在，翼板受土体挤压外展后开口总是朝上的，以在后期承载时能够稳定的提供抗拔承载力。
16.锚索将上部结构所受荷载传递至设置于扩体装置上的翼板，由外展后的翼板所提供的抗拔承载力进行平衡，从而将荷载扩散至深层土体，达到限制海洋浮式平台运动的效果，保证其安全稳定性。
17.本实用新型的有益效果：
18.1、可靠性高；本实用新型提供的技术方案由柔性构件-锚索来传递荷载，抗拔承载力由外展后的翼板挤压其上方土体提供，影响的土体范围大，对于上部结构所受风、浪、流等任意向荷载均具有较好的承载性能，承载能力强。
19.2、节约材料：现有的系泊结构为提高承载能力一般是通过增大箱型基础的重量，桩基础的桩长、桩径，吸力桶的桶径、桶深等，增加成本与施工难度。本实用新型通过增加扩体装置的数量、合理布置扩体装置的间距或增大锚索旋入深度即以较小的成本极大增加结构的抗拔承载力，且无需注浆，能够有效节约材料，降低成本；此外，本实用新型提供的技术方案在钻杆牵引锚索、扩体装置旋入到设计位置后即可将钻杆回收，进一步节约材料。
20.3、节约工期：相较于传统的锚索施工，本实用新型提供的技术方案通过钻杆牵引锚索、扩体装置进行旋入，旋入完成后钻杆即可回收，扩体装置上的翼板初始时为收拢状态，能够有效减小旋入阻力，施工简便快捷，安装效率高；锚索布设完成后向上拉拔一段位移使翼板受土体挤压向外展开即可使结构具有较好的承载性能，整个过程中，前期无需挖孔再放置锚索，后期无需注浆，能够有效节约工期。
21.4、生态环保：本实用新型所使用扩体装置、锚索、钻杆均可拆卸，制作简单、运输方便，施工过程中无需注浆，对环境无污染，现场能够根据实际要求灵活组装。
附图说明
22.图1为本实用新型所述的系泊结构施工完成后整体结构示意图。
23.图2为本实用新型所述扩体装置的主视图。
24.图3为本实用新型所述的锚索、钻杆、扩体装置连接结构示意图。
25.图4为本实用新型所述的锚索尚未上拔时整体结构示意图。
26.图5为本实用新型所述钻头顶部连接的扩体装置在翼板扩展后的俯视图。
27.上图中的标注如下：
28.1、浮式平台2、锚索3、导向筒4固定盘5、翼板
29.6、枢接轴7、支撑弹簧8、松紧绳9、固定孔10、钻头
30.11、连接架12、钻杆。
具体实施方式
31.请参阅图1至图5所示：
32.本实用新型提供的海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构包括有浮式平台1、锚索2和扩体装置，其中两束或数束锚索2固连在浮式平台1的底部，每束锚索2上均穿设有两个或数个扩体装置。
33.扩体装置包括有导向筒3、固定盘4和翼板5，其中导向筒3固定连接于固定盘4中间部位，导向筒3和固定盘4上均开设有数个固定孔9，且导向筒3和固定盘4上所开设固定孔9的数量、大小和位置均相同，导向筒3和固定盘4的中心部位开设有能够连通的圆孔。
34.翼板5枢接在固定盘4顶面且在导向筒3外圈处，翼板5能够绕固定盘4上导向筒3外周处设置的枢接轴6进行开合，导向筒3外壁装配有支撑弹簧7，支撑弹簧7与枢接轴6、翼板5的数量和位置对应。一圈翼板5的顶部套设有松紧绳8。初始时，翼板5处于聚拢状态，松紧绳8设于翼板5顶部提供约束，且翼板5与设于导向筒3外壁的支撑弹簧7接触，支撑弹簧7处于挤压状态，使得翼板5与导向筒3之间存在设定空间。
35.翼板5为钢板。
36.每束锚索2均是由数根锚索2组成，数根锚索2插设在固定盘4和导向筒3所开设的数个固定孔9内。
37.每束锚索2的底部均固连有钻头10，钻头10的顶端连接有固定盘4，钻头10顶端固定盘4中间的通孔内装配有连接架11用于钻杆12的卡接以使钻杆12对钻头10进行旋转钻进。
38.本实用新型的设置原理：
39.本实用新型提供的海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构在施工时，先使用数根钻杆12对钻头10进行旋转钻进，其中底端带有卡槽的钻杆12穿过数个导向筒3、固定盘4的中心通孔后与钻头10顶端固定盘4中间的连接架11相卡接，即与钻头10相连接；数根钻杆12相螺接，通过在上端钻杆12的端部施加扭矩与推力，即牵引锚索2、扩体装置向下旋入，相较于传统施工方法，无需先挖孔后设置锚索2，能够直接将锚索2、扩体装置旋入，初始时翼板5处于聚拢状态能够有效减少旋入阻力。锚索2布设完成后，拔出数根钻杆12，进行回收，节约材料，降低成本。
40.锚索2、扩体装置在钻杆12的牵引下向下旋入过程中，翼板5上套设的松紧绳8与周边土体的挤压摩擦作用将使松紧绳8脱落，此时对于翼板5的约束将直接由周边土体提供。
41.锚索2在旋入到设计位置，拔出钻杆12进行回收后，通过在锚索2顶端逐级施加上拔荷载使其产生向上的位移；扩体装置随锚索向上位移的过程中，翼板5因挤压上方土体，在土压力作用下向四周打开，影响的土体范围增加，抗拔承载力逐渐增大；一段位移后停止加载，此时结构已具备了较高的承载力，施工完成。
42.因固定盘4的存在，翼板5受土体挤压外展后开口总是朝上的，以在后期承载时能够稳定的提供抗拔承载力。
43.锚索2将上部结构所受荷载传递至设置于扩体装置上的翼板5，由外展后的翼板5所提供的抗拔承载力进行平衡，从而将荷载扩散至深层土体，达到限制海洋浮式平台1运动的效果，保证其安全稳定性。

技术特征：
1.一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构，包括有浮式平台、锚索和扩体装置，其中两束或数束锚索固连在浮式平台的底部，每束锚索上均穿设有两个或数个扩体装置，其特征在于：所述的扩体装置包括有导向筒、固定盘和翼板，其中导向筒固定连接于固定盘中间部位，导向筒和固定盘上均开设有数个固定孔，且导向筒和固定盘上所开设固定孔的数量、大小和位置均相同，导向筒和固定盘的中心部位开设有能够连通的圆孔，翼板枢接在固定盘顶面且在导向筒外圈处，翼板能够绕固定盘上导向筒外周处设置的枢接轴进行开合，导向筒外壁装配有支撑弹簧，支撑弹簧与枢接轴、翼板的数量和位置对应，一圈翼板的顶部套设有松紧绳。2.根据权利要求1所述的一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构，其特征在于：所述的翼板为钢板。3.根据权利要求1所述的一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构，其特征在于：所述的每束锚索均是由数根锚索组成，数根锚索插设在固定盘和导向筒所开设的数个固定孔内。4.根据权利要求1所述的一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构，其特征在于：所述的每束锚索的底部均固连有钻头，钻头的顶端连接有固定盘，钻头顶端固定盘中间的通孔内装配有连接架用于钻杆的卡接以使钻杆对钻头进行旋转钻进。

技术总结
本实用新型公开了一种海洋浮式平台扩体式锚索系泊结构，包括有浮式平台、锚索和扩体装置，其中两束或数束锚索固连在浮式平台的底部，每束锚索上均穿设有两个或数个扩体装置。扩体装置包括有导向筒、固定盘和翼板，其中导向筒固定连接于固定盘中间部位，导向筒和固定盘上均开设有数个固定孔，且导向筒和固定盘上所开设固定孔的数量、大小和位置均相同，导向筒和固定盘的中心部位开设有能够连通的圆孔。有益效果：可靠性高；承载能力强。扩体装置旋入到设计位置后即可将钻杆回收，进一步节约材料。后期无需注浆，能够有效节约工期。现场能够根据实际要求灵活组装。根据实际要求灵活组装。根据实际要求灵活组装。


技术研发人员：杨枭 黄顺深 程鹏 赵金桐 栾培利 黎健斌 刘文邦
受保护的技术使用者：中交广州水运工程设计研究院有限公司
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/3/30