重力贯入式深水锚及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种重力贯入式深水锚及施工方法，包括锚体、安装在锚体上的锚固件，锚固件包括托盘、托板、撑杆；锚固件上开设有供托盘沿轴向移动的托盘通道，供锚缆安装的锚体通道、供撑杆放置的凹槽，锚缆下端穿过锚体通道并与托盘相连接；托盘套装在锚体下部并经托盘通道与之滑动配合，托板、凹槽均与托盘上侧圆周均布若干个，托板下端与托盘铰接，托板与撑杆一一对应设置，撑杆的上下端分别与锚体、托板铰接；在初始状态下，撑杆容置在锚体的凹槽之内，托板包围在锚体外周，本重力贯入式深水锚利用鱼雷锚的特点，将锚体安装入土，而后采取类似于法相承力锚安装时的拖拽方法，将托板嵌入土中，形成一个倒扣在土体中的锚体。形成一个倒扣在土体中的锚体。形成一个倒扣在土体中的锚体。

【技术实现步骤摘要】
重力贯入式深水锚及施工方法


[0001]本专利技术涉及深部水下永久性锚泊领域，尤其涉及一种重力贯入式深水锚及施工方法。

技术介绍

[0002]由于资源的紧缺，越来越多海洋平台转向深海，然而在深海使用固定式海洋平台却极其困难，所以采用浮式结构平台。这些浮式结构在服役期间，需要通过锚泊装置将其固定在某个位置。目前较为成熟的深水区锚泊装置包括：桶式吸力锚，法向承力锚、吸力贯入式板锚、鱼雷锚。
[0003]其中鱼雷锚依靠其安装快捷、成本低、无需额外能源等优点受到了较多的青睐。鱼雷锚原理是：在海床上方的预定高度处将其释放，依赖其自身重量和自由下落期间获得的动能贯入到海床沉淀物中。鱼雷锚施工相对简单，是一个快速且无额外能源消耗的过程，但承载比却非常低。鱼雷锚的受力截面小，在受到极端荷载时容易被拔出，可能引发严重的经济损失甚至是人员伤亡，难以满足大型海上浮式结构长期锚泊的需求。为了增加其锚固能力，通常采用加大锚体重量的方式，但这就导致了材料成本大幅提高，并且需要大型驳船进行运载和吊装，与鱼雷锚原本的自身优点相矛盾。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对以上不足之处，提供了一种重力贯入式深水锚及施工方法, 解决现有鱼雷锚承载比低的难题。
[0005]本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种重力贯入式深水锚，包括锚体、安装在锚体上的锚固件；所述锚固件包括托盘、托板、撑杆、连接构件；所述锚固件上开设有供托盘沿轴向移动的托盘通道，供锚缆安装的锚体通道、供撑杆放置的凹槽，锚缆下端穿过锚体通道并与托盘相连接；所述托盘套装在锚体下部并经托盘通道与之滑动配合，托板、凹槽均与托盘上侧圆周均布若干个，托板下端与托盘铰接，托板可绕托盘环向以一定角度旋转，托板与撑杆一一对应设置，撑杆的上下端分别与锚体、托板铰接；所述连接构件设置在锚体上，用于将锚体和吊装缆相连；在初始状态下，撑杆容置在锚体的凹槽之内，托板包围在锚体外周。
[0006]进一步的，托盘上设置有用于与锚缆相连的孔眼。
[0007]进一步的，所述撑杆的上下端分别与锚体上的卡扣A和托板上的卡扣B铰接；卡扣A位于凹槽上端，用于限制撑杆除绕卡扣A旋转之外的位移，卡扣B位于托板内侧，用于限制撑杆除绕卡扣B旋转之外的位移。
[0008]进一步的，相邻的托板之间设置有间隙，间隙内设置有土工膜，相邻的托板经土工膜相连接，在初始状态下，土工膜呈折叠状态；土工膜随着托板的展开能相应的张开，嵌入
土体。
[0009]进一步的，所述锚体上于托盘通道上方开设有连通锚体通道的开口，锚体通道上端连接注浆管；锚缆回拉过程结束后，托盘上移使托板、土工膜完全展开，通过注浆管对锚体输送浆液，浆液从锚体开口涌出，于托板、土工膜与锚体之间形成注浆固结块体。
[0010]进一步的，所述间隙内于土工膜外侧设置有柔性钢丝，相邻的托板经柔性钢丝相连接，在初始状态下，柔性钢丝呈折叠状态；柔性钢丝随着托板的展开能相应的张开，对展开状态的土工膜进行承力加固。
[0011]进一步的，所述的连接构件设置在锚体通道、锚体顶部。
[0012]进一步的，所述锚体下端设置有锚头。
[0013]进一步的，所述锚体及锚体内填充金属铅。
[0014]进一步的，所述托板上端为尖端。
[0015]一种重力贯入式深水锚的施工方法，包括以下步骤：步骤一：将锚体与锚缆的一端相连，锚缆的另一端与驳船或者需要固定的海上浮式结构相连；步骤二：通过设置于驳船或海上浮式结构上的吊装系统将锚体置于计划安装锚泊装置的海床上侧释放锚体，锚体连同锚缆的一端一同高速贯入海床；步骤三：锚体贯入海床过程结束后，回拉锚缆，从而带动与锚缆相连的托盘沿锚体的托盘通道向上移动；托板在撑杆的作用下边向上移动边向外侧展开；托盘向上回拉至设计高度，托板完全展开，嵌入土体，重力贯入式深水锚安装完成。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）结合了鱼雷锚和法相承力锚的特点，在提高承载力的同时也保证了安装的便捷性，锚体的安装过程没有其它拖拽型锚体安装时的深度损失，进一步加大了其承载能力；（2）锚体在贯入海床后对周围土体会产生一定的扰动，有利于回拉锚缆时托板和土工膜对于土体的嵌入；（3）锚体在贯入海床中其外围的托板和托板间隙中的土工膜保证了锚体内部的密封性，从而确保了托板通道的畅通，保证了在回拉锚缆的过程中托盘不会对锚主体产生拉拔荷载；（4）锚缆回拉值根据预先设计的托盘通道确定，在回拉结束时，托盘上部刚好处于与锚主体处于接触状态，保证了锚泊体在后期的服役过程中可以将受到的荷载同时传递给锚主体和托板以及土工膜；（5）撑杆不仅起到了促使托板向外展开的作用，还对托板承受荷载时起到了加固作用，保证了其承载能力。（6）设计开口进行注浆操作的设计，即加强了锚体结构的强度，也提高了锚体的自重，进一步加大了锚体的承载能力。
附图说明
[0017]下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。
[0018]图1为锚体预备下方的示意图。
[0019]图2为锚体下方嵌入土地后的示意图。
[0020]图3为锚体初始状态图。
[0021]图4为锚体去除托板之后初始状态图。
[0022]图5为单个托板半展开图。
[0023]图6为单个托板全展开图。
[0024]图7为托盘的结构示意图。
[0025]图8为托板全展开图。
[0026]图9为托板全展开正视图。
[0027]图10为托板全展开俯视图。
[0028]图11为锚体上带开口的实例图。
[0029]图12为锚体上带开口实例注浆图。
[0030]图中：1
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锚体、2
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安装完成后深水锚泊体、3
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锚缆、4
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吊装缆、5
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驳船或浮式结构、6
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锚缆回拉系统、7
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吊装系统、8
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托板、9
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托板与托盘之间的铰接装置、10
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间隙、11
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托盘、12
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锚头、13
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卡扣A、14
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撑杆、15
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凹槽、16
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托盘通道、17
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卡扣B、18
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锚体通道、19
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孔眼、20
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土工膜、21
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开口、22
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注浆固结块。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0032]如图1
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12所示：实施例一：一种重力贯入式深水锚，包括锚体1、安装在锚体上的锚固件；所述锚固件包括托盘11、托板8、撑杆14、连接构件；所述锚固件上开设有供托盘沿轴向移动的托盘通道16，供锚缆2安装的锚体通道18、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重力贯入式深水锚，其特征在于：包括锚体、安装在锚体上的锚固件；所述锚固件包括托盘、托板、撑杆、连接构件；所述锚固件上开设有供托盘沿轴向移动的托盘通道，供锚缆安装的锚体通道、供撑杆放置的凹槽，锚缆下端穿过锚体通道并与托盘相连接；所述托盘套装在锚体下部并经托盘通道与之滑动配合，托板、凹槽均与托盘上侧圆周均布若干个，托板下端与托盘铰接，托板与撑杆一一对应设置，撑杆的上下端分别与锚体、托板铰接；所述连接构件设置在锚体上，用于将锚体和吊装缆相连；在初始状态下，撑杆容置在锚体的凹槽之内，托板包围在锚体外周。2.根据权利要求1所述的重力贯入式深水锚，其特征在于：托盘上设置有用于与锚缆相连的孔眼。3.根据权利要求1所述的重力贯入式深水锚，其特征在于：所述撑杆的上下端分别与锚体上的卡扣A和托板上的卡扣B铰接；卡扣A位于凹槽上端，用于限制撑杆除绕卡扣A旋转之外的位移，卡扣B位于托板内侧，用于限制撑杆除绕卡扣B旋转之外的位移。4.根据权利要求1所述的重力贯入式深水锚，其特征在于：相邻的托板之间设置有间隙，间隙内设置有土工膜，相邻的托板经土工膜相连接，在初始状态下，土工膜呈折叠状态；土工膜随着托板的展开能相应的张开，嵌入土体。5.根据权利要求3所述的重力贯入式深水锚，其特征在于：所述锚体上于托盘通道上方开设有连通锚体通道的开口，锚体通道上端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学震，韦建刚，李大勇，蒋宇静，姜杰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：