基于重力的結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及一種用于支承離岸設備的基于重力的結構。
[0002]具體而言，本發明涉及一種用于以技術上有效的方式支承基于重力的結構的技術。本發明尤其針對減少與軟土引起的孔隙壓力效果和結構下方的水穴引起的栗送效果相關聯的冋題。
[0003]更具體而言，本發明涉及根據權利要求1的前序部分的基于重力的結構。
【背景技術】
[0004]已知的是離岸設備如風力渦輪機等通常支承在海底上的由其自身重量帶來穩定性的結構上，通常在此領域中稱為基于重力的結構(GBS)。使用用于支承各種類型的離岸設備的基于重力的結構因此是公知的。
[0005]當配置于海底上時，盡管基于重力的結構主要由其自身重量帶來其穩定性，但此結構的穩定性是此技術領域中很普遍的關注問題，特別是因為此結構所處的海底上的孔隙壓力效果和栗送效果。
[0006]某些類型的海底(特別是沙、淤泥和粘土)承載負載的能力通常由周期負載引起的增大的孔隙水壓力而削弱。基座下方的海水被捕集，且在通常來自波浪、流動和風的周期負載的情況下，大體上稱為’孔隙壓力累積’的壓力累積出現在結構下方的土壤中。過大的孔隙壓力可引起基座重量的一部分由水墊支承，且因此，該重量變得相對于抵抗負載低效。
[0007]留在基座下方的水穴惡化孔隙壓力累積的效果，因為它們在基座經歷例如來自波浪、流動或風的周期負載時生成〃栗送〃效果。
[0008]為了克服如上文所述的問題，已知的是通過專用船舶除去易于孔隙壓力累積的層來對海底疏浚。然而，疏浚操作很昂貴且干擾海洋環境。通常，相對較大的體積需要疏浚，且使挖掘的材料沉積回海底上進一步干擾海洋生境。
[0009]另一種技術在于將礫石層置于海底上，且然后將基座置于礫石層上。此礫石層在很嚴格的公差內放置，以便在基底下獲得期望的避免水穴的效果。該方法通常與疏浚組合使用。然而，由于填充礫石層中的石頭之間空隙的海底沉積物，故底座下方的不均勻沉陷可能導致承載能力的逐漸損失、底板上的不必要的負載和基座的傾斜。在該技術中，基座具有大體上平坦的下側或具有小肋條或類似物的下側。這提供了在經歷流動、波浪和風引起的較大側力時阻止基座滑動的有限能力。
[0010]屬于本申請人的美國專利申請公開案US2011/0305523公開了一種基座，其具有底部板塊(slab)和從底部板塊向上延伸的壁，還有從底部板塊向下延伸的周向裙部，以限定板塊下方的至少一個隔間。該公開案還公開了一種將圓形裙部內的有限空間分成一定數目的隔間的徑向裙部。所述裙部通過將負載傳遞至更深的土層來改善基座的承載能力，且圓形裙部沿外周減小來自海底可能的沖刷的惡化效應。
[0011]本專利公開案還教導了將灌漿施加到隔間中，以避免充水穴捕集在基座的底部與海底之間。裙部將隔離基座下方的土壤，且包圍土壤內的任何水穴。
[0012]以上專利申請中公開的設計由于使用灌漿而很昂貴。此外，注射灌漿進一步阻止了水從基座下方的海底中的土壤排水，增大了潛在的孔隙壓力累積。
[0013]孔隙壓力減小且因此強穩效果還可通過提供排水管來在海底處獲得，所述排水管提供了將過大的水壓排出基座下方的土壤的流動通道。例如，該方法從FR2664311、US4693637、GB1472538和US2895301中獲知，但強穩效果隨離排水點的距離而迅速減小。因此，排水的有益效果有限，除非排水點的數目很多，且因此很昂貴。此外，排水通道必須保持暢通(未由海底沉積物堵塞)，以便連續從土壤提供排水。
[0014]使較大數目的管延伸到海底也生成較大的穿入阻力，其必須在基座安裝期間被克月艮。這可限制可實現的裙部長度，且因此限制在較大深度處更好到達土壤的能力。
[0015]增大結構的大小或增加壓載物重量來補償孔隙壓力累積引起的損失的承載能力會增加制造成本，卸載和安裝成本，且還趨于吸引較大的波浪負載。其還可進一步增大孔隙壓力累積，從而減小承載能力的改善。
[0016]因此，需要基于重力的結構，其大致減少與結構下方的水穴引起的孔隙壓力累積和栗送效果相關聯的問題。
[0017]此外，基于重力的基座典型地設有通常被稱為沖刷保護的侵蝕保護。期望的是避免基座周圍的水移動引起的侵蝕，因為此類侵蝕可危害基座，且導致其不穩定。
[0018]用于沖刷保護的最普遍的系統是置于基座周圍的小巖石層，稱為〃過濾層"。通常，過濾層需要由重物保持就位，例如，較大的巖石，稱為"護面層"。
[0019]當前的該現有技術在于在安裝基座之后安裝護面層或安裝兩個層。這使得在從基座安裝以及到圍繞其放置沖刷保護的周期期間，基座易于侵蝕。此外，本領域中已知的沖刷保護迄今已知并未有助于減小所保護的結構下方的海底中的孔隙壓力累積。
[0020]因此，還需要一種基于重力的結構，其克服之前段落中指出的缺陷，以及如上文詳細論述的其它缺陷。
[0021]本發明通過提供置于礫石層上的有裙部的基于重力的結構來滿足上述需求和其它相關聯的需求，礫石層用作基座下方的排水層，且用作圍繞基座的沖刷保護過濾層。在優選實施例中，礫石層在安裝基座之前預先置于海底上。礫石層中的巖石之間的孔隙開口用作大量排放通道。這允許了孔隙壓力有效地經由礫石層和經由基座的基部中的開口排出至結構周圍的環境水中。其通過除去或至少大致減小栗送效果來進一步減小基座下的水穴的不利效果。
[0022]礫石層的等級選擇成使得礫石層還加強穿過其的排水，且同時以便它們防止海底沉積物填充礫石層中的石頭之間的空隙，這將阻擋排水效果。
【發明內容】
[0023]本發明的主要目的在于提供一種用于支承離岸設備的基于重力的結構，其大致可減小海底上的孔隙壓力效果和栗送效果，且因此實現顯著的穩定性改善。
[0024]本發明的另一個目的在于提供一種用于支承離岸設備的基于重力的結構，其可允許易于孔隙壓力累積的海底上的基底下方的大量水穴。
[0025]本發明的再一個目的在于提供一種用于支承離岸設備的基于重力的結構，其提供對一般出現在直接置于海底上的結構的沖刷和侵蝕的較大且即時的保護。
[0026]在包括權利要求的說明書的各處，詞語〃基于重力的結構”、〃離岸設備”、〃塔架〃、〃基座〃、〃板/板塊〃、〃沖刷保護層〃、〃礫石層〃、〃孔隙壓力效果〃、〃栗送效果〃、〃過濾層〃、〃護面層〃、〃圓錐〃將以相應用語的最寬泛意義來理解，且包括如本領域的技術人員將清楚的由其它用語已知的本領域中的所有類似用語。
[0027]說明書中提到的礫石或巖石有時稱為〃過濾層〃，且有時為〃沖刷保護〃。應當理解的是，礫石或巖石主要用作基座的裙部的邊界內的過濾層，以及主要作為裙部的邊界外的沖刷保護。然而，應當理解的是，相同的層將部分地用作過濾層且部分地用作沖刷保護，因為相同層將部分地位于裙部內且部分地位于裙部外。
[0028]說明書中提到的局限/限制(如果有)只是作為舉例和理解本發明的方式。
[0029]如最初所述那樣，本發明涉及一種用于支承離岸設備的基于重力的結構，所述基于重力的結構包括基座，所述基座具有基部。本發明通過提供以下解決了最初論述的問題:所述基部具有用于排水的多個開口 ；至少一個第一層的過濾材料在安裝基座之前預先安裝在海底上，所述至少一個第一層的過濾材料具有適用于將捕集在基部的水排至開口的等級；且基座具有向下延伸的裙部，其適于穿入過濾材料層。
[0030]在一個實施例中，材料層為基部與天然海底之間的唯一的過濾材料層，該層具有適于從海底有效排水和大致防止海底