能自動消除土塞的吸力錨制造技術

本發明專利技術公開了一種能自動消除土塞的吸力錨，包括下部開口的錨筒，錨筒的頂部設有一個與錨筒內部相通的排水孔，錨筒內頂部中心部位通過軸承安裝有一個與外界相通的可旋轉噴頭；軸承的內圈與錨筒頂蓋連成一體，軸承中空構成可旋轉噴頭的通道并與外部相連；可旋轉噴頭上半部分為與軸承外圈直徑相等的空心短管，空心短管的上端與軸承外圈固定連接為一體；可旋轉噴頭下半部分為內部空心的半圓盤體，半圓盤體的平面斷面處與空心短管的下端面密封連接，空心短管的空腔與半圓盤體的空心連通，半圓盤體的弧形邊緣上設置有與半圓盤體斷面夾角分別為0°、30°、45°、60°和90°的引水導管，引水導管與半圓盤體的空心連通。該吸力錨構造簡單，使用方便，能夠消除土塞。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種土木技術，尤其是一種能自動消除土塞的吸力錨。
技術介紹
吸力錨是目前海洋工程中有較好發展前景的基礎形式。它可以用來為船只提供系泊力，也可以作為海洋平臺等結構物的基礎結構，由于吸力錨施工簡便，使用安全可靠且可以重復利用等特點被廣泛應用。其結構一般為頂端封閉的桶形結構, 錨筒側壁材料為鋼材，頂蓋一般為鋼材和鋼筋混凝土材料，錨筒頂蓋留有抽水孔以連接抽水管路。起初借助重力沉入海底一定深度，然后利用水下潛水泵抽出筒內水體，形成內外壓差，使錨筒緩慢下沉。當錨筒頂部與海底接觸時，錨筒下沉停止，此時卸去潛水泵，吸力錨安裝完成。然而在吸力錨安裝過程中，筒內土體在內外壓差和滲流力作用下上升，使筒內土體高度升高，形成“土塞”?！巴寥爆F象對吸力錨的安裝施工和安全使用都構成了較大威脅，土塞現象使得筒內土體提前與筒頂接觸，并有可能使桶內形成流土，從而使負壓失效，貫入無法進行，延長了海上安裝吸力錨的作業時間，使得吸力錨無法繼續下降，達不到預定下沉深度；沉錨不到位不僅會影響吸力錨的設計承載力，而且會改變錨的受力特性，使其喪失應有的工作能力，吸力錨高出海底平面的部分會對水流形成阻擋作用，改變錨體附近的流場，引起海底水流對錨體周圍土體的沖刷刨蝕，縮短吸力錨的使用壽命，無法使錨安全使用。土塞現象是近年來困擾吸力錨技術的難題之一，所以如何設計一種結構簡單并可自動消除土塞的吸力錨是目前有待解決的問題。相關模具研究現狀如下所示：（1）申請號為200710177337.X的中國專利申請介紹了一種海底用吸力式基礎。該吸力錨包括錨筒和錨頂上端的穩定盤，降低了吸力錨周圍土體的軟化程度，消除了土體液化，提高了吸力錨的穩定性和可靠性，但該吸力式基礎無法消除土塞現象。（2）申請號為200920239914.8的中國專利申請介紹了一種海底裙式吸力錨。該吸力錨包括錨筒和連接有裙邊的加強盤，解決了吸力式基礎施工成本高、水平承載力小和桶體上部周圍的海床土體沖蝕問題，但該吸力錨也無法消除土塞現象。（3）申請號為200910225767.3的中國專利申請介紹了一種脹緊式深海吸力錨及其安裝方法，該吸力錨能夠增加深海錨的豎向承載力和抗拔力，并減小海上安裝的難度，但該吸力錨及安裝方法無法消除土塞現象。（4）申請號為201210316976.0的中國專利申請介紹了深水中吸力錨的安裝設備及安裝方法。該安裝設備包括噴射泵、高壓管和若干閥門，沉錨時用泵系統抽錨筒內水，利用負壓使錨筒沉入海床；吸力錨起樁時，通過泵系統向桶內注水，利用錨筒頂內外正壓差將錨筒頂出海床，該安裝方法同樣無法消除土塞現象。（5）申請號為201310091856.X的中國專利申請介紹了一種海底吸力錨。該吸力錨包括主桶、筒裙和錨枝等，整個縱斷面呈“傘”狀，提高吸力錨的整體穩定性，增加抗拔力和水平承載力，增強抗波浪沖蝕性能，但該吸力錨無法消除土塞現象。（6）申請號為201310566730.3的中國專利申請介紹了一種帶附著裙邊的吸力錨。該吸力錨包括錨筒、附著裙邊、多根拉力鏈和導向環，有良好的垂直極限承載能力，但該吸力錨無法消除土塞現象。（7）申請號為201510536267.7的中國專利申請介紹了傘式海底吸力錨基礎的安裝設備及安裝方法。該安裝設備包括主桶內部的噴射管，噴射管通過主桶排水孔與上部的潛水泵相連，噴射管內設換向閥和閥門。當吸力錨出現土塞現象時，需關閉潛水泵，協調兩臺潛水泵的工作狀態；根據海床土累積的高度來開啟噴射管上入泥一定深度的閥門，開啟一臺潛水泵，與噴射管的出口相連的潛水泵處于向主筒內注入高壓水的工作狀態，使噴出的高壓水在主筒內部形成近似泥漿的狀態，另一臺潛水泵則處于抽水的狀態，將泥漿抽出桶外，雖然該安裝方法可以消除一定的土塞，但安裝設備結構復雜，操作不方便，增加施工難度，也無法實現自動消除土塞。
技術實現思路
本專利技術的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種能自動消除土塞的吸力錨，該吸力錨構造簡單，使用方便，能夠自動完整的消除產生的土塞。為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：一種能自動消除土塞的吸力錨，包括下部開口的錨筒，錨筒的頂部設有一個與錨筒內部相通的排水孔，錨筒內頂部中心部位通過軸承安裝有一個與外界相通的可旋轉噴頭；軸承的內圈與錨筒頂蓋連成一體，軸承中空構成可旋轉噴頭的通道并與外部相連，使高壓水進入可旋轉噴頭；所述可旋轉噴頭上半部分為與軸承外圈直徑相等的空心短管，空心短管的上端與軸承外圈固定連接為一體；可旋轉噴頭下半部分為內部空心的半圓盤體，且半圓盤體的平面斷面處與空心短管的下端面密封連接，空心短管的空腔與半圓盤體的空心連通，半圓盤體的弧形邊緣上設置有與半圓盤體斷面夾角分別為0°、30°、45°、60°和90°的引水導管，引水導管與半圓盤體的空心連通，當高壓水沿引水導管噴出時，在豎直面會形成扇形沖擊水柱；所述0°引水導管沿水平方向延伸，且末端部分水平折彎，折彎部分的中心延長線與軸承外圈相切，隨著高壓水的噴出會產生沿圓周切向的反作用力，實現噴頭自旋轉，進而水柱會對錨筒橫截面所有土塞進行沖刷，不僅實現對錨筒側壁泥土的沖刷，且擴大其余引水導管的沖刷范圍。所述錨筒頂部的排水孔位于錨筒頂部中心一側，且與可旋轉噴頭之間有間距，避免可旋轉噴頭阻擋錨筒內的水被排出。所述錨筒頂部的排水孔連接抽水管路和潛水泵，方便錨筒內的水被抽出。所述錨筒頂部外側對稱設置有兩個吊鉤，便于吸力錨的安裝定位。所述半圓盤體垂直于空心短管的下表面，這種垂直設置是為了方便引水導管出水角度設置準確，在高壓水的作用下，引水導管的出水能夠將錨筒內的土塞沖刷稀釋成濁液，方便潛水泵次序抽吸筒內的泥漿渾濁液至筒體外部。90°引水導管為并排設置的兩根，兩根引水導管能夠實現較大的出水量，沖擊力大。兩根0°引水導管分別對稱設置于半圓盤體弧形面的中心線上，隨著高壓水的噴出會產生沿圓周切向的反作用力，實現噴頭自旋轉。30°引水導管、45°引水導管和60°引水導管中相鄰的兩根引水導管分別交叉錯位設置于半圓盤體弧形面的中心線兩側。引水導管錯位交叉設置能夠利用高壓水從不同方位更加高效的沖擊錨筒內的土塞，有效避免土塞的產生。作業時，可旋轉噴頭的進水流量與吸力錨負壓下貫過程中土體滲水量之和小于潛水泵的抽水流量，使錨筒在潛水泵抽水過程中保持負壓穩定下貫。吸力錨貫入海底平面時，海底土層在海底潛流作用下流動，將錨筒頂蓋的噴頭通道堵塞，吸力錨內部失去高壓水的沖刷，使吸力錨完全貫入海底。與傳統吸力錨和安裝方法相比，本專利技術提供了一種可自動消除土塞的吸力錨。通過在錨筒頂蓋設置可自旋轉噴頭，利用海底高水壓的特點，沖擊筒內形成的土塞，使其與水體充分混合，成為泥漿渾濁液，在潛水泵持續抽吸筒內水體過程中，泥漿渾濁液隨其排出筒外，有效的避免了吸力錨的“土塞”現象。此后，由于海底土體在海底潛流作用下的沖涮導致的的流動特性，逐漸將錨筒頂蓋的噴頭通道堵塞，海水無法進入吸力錨，錨筒內失去高壓水的沖刷，使吸力錨完全貫入海底。附圖說明圖1為本專利技術結構剖面示意圖。圖2為本專利技術噴頭結構示意圖。圖3為本專利技術噴頭結構俯視圖。圖4為本專利技術土塞消除實施圖。圖中：1.錨筒，2.噴頭，3.排水孔，4.吊鉤，5.軸承，6.引水導管。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。本說明書所附圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種能自動消除土塞的吸力錨，包括下部開口的錨筒，錨筒的頂部設有一個與錨筒內部相通的排水孔，其特征是，錨筒內頂部中心部位通過軸承安裝有一個與外界相通的可旋轉噴頭；軸承的內圈與錨筒頂蓋連成一體，軸承中空構成可旋轉噴頭的通道并與外部相連，使高壓水進入可旋轉噴頭；所述可旋轉噴頭上半部分為與軸承外圈直徑相等的空心短管，空心短管的上端與軸承外圈固定連接為一體；可旋轉噴頭下半部分為內部空心的半圓盤體，且半圓盤體的平面斷面處與空心短管的下端面密封連接，空心短管的空腔與半圓盤體的空心連通，半圓盤體的弧形邊緣上設置有與半圓盤體斷面夾角分別為0°、30°、45°、60°和90°的引水導管，引水導管與半圓盤體的空心連通，當高壓水沿引水導管噴出時，在豎直面會形成扇形沖擊水柱；所述0°引水導管沿水平方向延伸，且末端部分水平折彎，折彎部分的中心延長線與軸承外圈相切，隨著高壓水的噴出會產生沿圓周切向的反作用力，實現噴頭自旋轉，進而水柱會對錨筒橫截面所有土塞進行沖刷。

【技術特征摘要】
1.一種能自動消除土塞的吸力錨，包括下部開口的錨筒，錨筒的頂部設有一個與錨筒內部相通的排水孔，其特征是，錨筒內頂部中心部位通過軸承安裝有一個與外界相通的可旋轉噴頭；軸承的內圈與錨筒頂蓋連成一體，軸承中空構成可旋轉噴頭的通道并與外部相連，使高壓水進入可旋轉噴頭；所述可旋轉噴頭上半部分為與軸承外圈直徑相等的空心短管，空心短管的上端與軸承外圈固定連接為一體；可旋轉噴頭下半部分為內部空心的半圓盤體，且半圓盤體的平面斷面處與空心短管的下端面密封連接，空心短管的空腔與半圓盤體的空心連通，半圓盤體的弧形邊緣上設置有與半圓盤體斷面夾角分別為0°、30°、45°、60°和90°的引水導管，引水導管與半圓盤體的空心連通，當高壓水沿引水導管噴出時，在豎直面會形成扇形沖擊水柱；所述0°引水導管沿水平方向延伸，且末端部分水平折彎，折彎部分的中心延長線與軸承外圈相切，隨著高壓水的噴出會產生沿圓周切向的反作用力，實現噴頭自旋轉，進而水柱會對錨筒橫截面所有土塞進行沖刷。2.如權利要求1所述的能自動消除土塞的吸力錨，其特征是...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳旭光，姜育科，許建鵬，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：山東;37