底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎及其制造方法，屬于深海海底基礎工程領域。
【背景技術】
[0002]防沉板基礎是一種預制的鋼制結構物，在深海油氣資源的開發中，承擔著水下生產系統各個組塊(如水下井口、管匯節點、管匯終端等)的荷載并將其傳遞到地基當中，屬于永久性支撐結構，是水下生產系統各組塊的基礎。防沉板基礎按形狀可分為矩形基礎、方形基礎、圓形基礎等；按結構特點可分為:集成式、折疊式和分離式；按是否可滑動分為:不可滑動式、局部滑動式和整體滑動式；此外還可根據需要在防沉板基礎底部設置裙板和排水孔。
[0003]現階段工程中采用的防沉板基礎多以矩形基礎為主，方形和圓形基礎應用較少，格柵基礎尚未應用。這些防沉板基礎均采用鋼質空間框架結構作為主體結構，基礎部分采用板梁組合結構。基礎部分的“板”即底板，采用熱軋鋼板拼接而成，為便于下水安裝通常還需在底板上布置開孔。基礎部分的“梁”即支撐梁，由主梁和次梁構成，通常采用H型鋼或焊接H梁，支撐梁縱橫交叉布置于底板上部，為底板提供剛度，同時也是主體與底板連接的過渡部分。現有防沉板基礎建造時，基礎部分需首先加工焊接支撐梁，然后將熱軋鋼板無縫隙地鋪設在主體結構底部，并進行底板焊接工作，焊接完成后需要在底板預定位置進行開孔作業。
[0004]中國專利CN201220652014.8公開了一種水下防沉板基礎，其特征在于防沉板基礎底板的下方安裝有數道裙板，裙板側表面安裝有數個加筋板，可以提高防沉板的承載能力和抗滑穩性。此外，其獨特的上部結構可使水下結構物在防沉板上自由滑動，從而使海底管道膨脹量得以充分釋放。中國專利201310654782公開了一種重力式防沉板基礎，該基礎部分的支撐梁由主梁和次梁構成，主梁為多條H型鋼，交叉分布固定在防沉板底板頂面，次梁為多條H型鋼分布固定在底板頂面且分別貫穿主梁的腹板，底板采用鋼板無縫拼接而成，且在底板底面設置數道裙板和排水孔；這兩種防沉板基礎均在底板底面設置了數道裙板，用于提高防沉板基礎的承載性能。
[0005]常規防沉板基礎的底板在寬度尺度方向采用鋼板進行無縫拼接，基礎支撐梁設有主梁和次梁，主梁和次梁布置間距通常較小，數量較多，且加工制造時不僅需要進行底板和主、次梁的焊接工作，還需進行底板的拼接焊接工作和底板開孔作業，導致防沉板基礎的剛度在滿足使用要求的前提下，制造工藝復雜、制造工作成本較高、制造周期較長。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎及其制造方法，該復合型防沉板基礎具有制備過程簡單、焊接工作量小、制造成本低和制造周期短的優點。
[0007]本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎，該防沉板基礎為矩形板體結構，它包括底板和底板之上的連接梁構成，所述的底板需根據設計要求選擇某一種型號的鋼板，按整塊鋼板的寬度方向將鋼板并列排成至少兩排，用以構成防沉板基礎底板的寬度，其中，每一排鋼板構成防沉板基礎底板的底板條，各底板條的長度相等且構成底板的長度，所述的連接梁也是根據設計要求選用某一型號的槽鋼或H型鋼，按型鋼的長度尺寸方向與底板條的寬度尺寸方向保持一致，在底板條上部等間距或者不等間距地布置2~6根，其特征在于，基礎底板表面呈柵縫狀，相鄰兩底板條之間的縫隙寬度為底板條寬度尺寸的0.1-0.3倍，各條柵縫的寬度尺寸相等或不等，在底板條長度方向于底板條兩側或設置朝上或朝下的裙板。
[0008]上述結構的底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎，其特征在于，所述的裙板是采用厚度與底板條厚度一致的鋼條，當裙板朝上布置時，裙板高度最小為0.1m且最大不超過連接梁高度，裙板在連接梁處中斷并用連接板與連接梁連接；當裙板朝下布置時，裙板的高度為0.lm~3m，裙板沿底板條長度尺寸方向連續布置。
[0009]上述結構的底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎的制造方法，其特征在于包括以下過程:
I選擇平整的水泥場地作為制造現場，并清除場地內的硬度顆粒物；
2按設計要求選擇適宜型號和數量的鋼板和型鋼，并進行除銹去污處理；
3根據設計圖紙確定基礎是否布置有裙板，若無裙板則按底板的寬度尺寸將鋼板按其寬度尺寸排列布置，相鄰兩排鋼板之間預留好設計指定的縫隙并用定位塊或定位板定位，以保證各排鋼板的平行度及縫隙尺寸，若單塊鋼板長度與底板條長度不符，則沿鋼板長度方向進行裁板或焊接拼板作業，連接時兩塊鋼板之間先用點焊固定，再進行全焊，底板鋪設好之后，在底板長度方向的兩端按型鋼連接梁長度方向與底板寬度方向一致，分別擺放好型鋼連接梁。連接梁數量多于2根時，其余連接梁則布置于裙板間斷區域，擺放時，連接梁擺放形式需根據連接梁截面形狀確定，當選用H型鋼連接梁時，按H型鋼翼緣與底板平行放置；當選用槽鋼連接梁時，槽鋼開口面向底板放置；當選用對口槽鋼截面連接梁時，兩槽鋼對口，并將槽鋼翼緣與底板平行放置，連接梁擺放好后，采用先點焊后全焊的方法將連接梁與底板焊接固定；
4當需要在防沉板基礎的底板上制有朝上的裙板時，則在完成第3步的基礎上，裁剪裙板條，將其朝上焊接于底板條兩側，焊接時裙板條在連接梁處中斷，焊接時采用先點焊固定再用全焊連接的方法；
5當需要在防沉板基礎的底板上制有朝下的裙板時，則先裁剪裙板條，將其朝下焊接于底板條兩側，采用先點焊固定再用全焊連接的方法制成完整底板條，將制備好帶有裙板底板條按其寬度尺寸排列布置，相鄰兩排底板條之間預留好設計指定的縫隙并用定位塊或定位板定位，以保證各鋼板的平行度及縫隙尺寸，底板條鋪設好之后，在底板條長度方向的兩端按型鋼連接梁長度方向與底板條寬度方向一致，分別擺放好型鋼連接梁，連接梁數量多于2根時，其余連接梁則按設計要求布置于底板中間區域，擺放時，連接梁擺放形式需根據連接梁截面形狀確定，當選用H型鋼連接梁時，按H型鋼翼緣與底板條平面平行放置；當選用槽鋼連接梁時，槽鋼開口面向底板條平面放置；當選用對口槽鋼截面連接梁時，兩槽鋼對口焊接成，并將槽鋼翼緣與底板條平行放置，連接梁擺放好后，采用先點焊后全焊的方法將連接梁與底板條焊接固定； 6對制造完成的防沉板基礎進行檢驗，確保無制造缺陷。
[0010]本發明的優勢在于:通過改變常規防沉板基礎構造形式和制造工藝，使底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎能夠在保證結構整體剛度的基礎上提高10%~50%的承載能力，同時該基礎的制造流程較常規防沉板基礎制造流程而言更為簡便，易于流水作業和批量生產，其焊接工作量、制造成本和制造周期也有大幅降低。太沙基條形基礎極限承載力理論，條形基礎完全發揮承載力時對周圍土體的擾動范圍為基礎寬度的5~7倍，因而當數個條形基礎并排布置，且相鄰兩條形基礎的縫隙在此范圍內則會發揮聯動效應從而增加基礎的承載力。根據上述理論及多次試驗，確定了本發明防沉板基礎底板采用柵縫結構，且柵縫尺寸為底板條寬度尺寸的0.1-0.3倍，因此本發明在滿足剛度使用要求的條件下，與現有防沉板基礎相比，具有節省鋼材、降低制造成本，縮短制造時間和良好的經濟效益的特點。
【附圖說明】
[0011]圖1為底板帶有柵縫的無裙板的連接梁為H型鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0012]圖2為底板帶有柵縫的無裙板的連接梁為槽鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0013]圖3為底板帶有柵縫的無裙板的連接梁為對口槽鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0014]圖4為底板帶有柵縫的裙板朝下的連接梁為H型鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0015]圖5為底板帶有柵縫的裙板朝下的連接梁為槽鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0016]圖6為底板帶有柵縫的裙板朝下的連接梁為對口槽鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0017]圖7為底板帶有柵縫的裙板朝上的連接梁為H型鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0018]圖8為底板帶有柵縫的裙板朝上的連接梁為槽鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0019]圖9為底板帶有柵縫的裙板朝上的連接梁為對口槽鋼的復合型防沉板基礎結構示意圖。
[0020]上述圖中:1為無裙板的基礎底板；2為H型連接梁；3槽鋼連接梁；4為對口槽鋼連接梁；5為帶有朝下裙板的基礎底板；6為帶有朝上裙板的基礎底板。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎主尺度為10 mX8.2 m，根據設計寬度要求選用長度為10 m，寬度為I m，厚度為16 mm的鋼板構成基礎底板，將7塊鋼板按其寬度尺寸方向在建造場地并排鋪設成7排，相鄰兩排鋼板之間的間隙相等均為0.2 m，且采用定位塊或定位板固定。整個防沉板基礎底板不設置裙板。防沉板基礎主體支撐梁采用4根長度為8.2m規格為200 X 150 X 6 X 8 mm的H型鋼，底板鋪設好之后，在底板長度方向的兩端按H型鋼連接梁長度方向與底板寬度方向一致，分別擺放好型鋼連接梁，沿復合型防沉板基礎長度方向均勻放置，H型鋼翼緣與底板條平面平行，相鄰兩根支撐梁之間的距離為3.3 m。所有焊接采用混合焊焊接工藝。本實施例豎直向極限承載力為188噸，用鋼量為9.7噸，焊接總成本為8288元，與對比例I相比，本實施例可節省建造時間I天。本實施例中，基礎支撐梁類型可由H型鋼調整為槽鋼或對口槽鋼。
[0022]對上述制得的底板帶有柵縫的復合型防沉板基礎采用超聲波探傷等對焊縫進行質量檢測，采用水平儀等對基礎底板和其它構件進行平整度和平行度進行檢測。
[0023]對比例I
常規矩形防沉板基礎，該基礎主尺度為10X 7m，基礎底板由7塊長度為10m，寬度為lm，厚度為16mm的熱軋鋼板構成，底板不設置裙板。防沉板基礎主體結構的支撐