本發(fā)明涉及海底數(shù)據(jù)中心建設(shè)，尤其涉及一種鋼圓筒與海底管廊連接的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與建造方法。

背景技術(shù)：

1、海底數(shù)據(jù)中心是“新基建”的重要部分，采用海底連廊結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，用需要解決海底數(shù)據(jù)中心與岸基連接的問題，實(shí)現(xiàn)人員、車輛和設(shè)備的進(jìn)出，目前尚無一個(gè)建設(shè)方案能夠完全解決這個(gè)問題，同時(shí)工程需要跨越不同水深的海域，復(fù)雜地質(zhì)條件下多種結(jié)構(gòu)的沉降控制是工程建設(shè)的一大難點(diǎn)，而目前研究相對較少。

2、從鋼圓筒基礎(chǔ)-海底管廊連接出發(fā)，研究數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與建造方法，解決海底數(shù)據(jù)中心與岸基資源連接的難點(diǎn)難題，提出一種鋼圓筒與海底管廊連接的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與建造方法；該方法能夠有效處理實(shí)現(xiàn)海底數(shù)據(jù)中心與岸基連接的問題，對海底數(shù)據(jù)中心建設(shè)有推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服以上技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種鋼圓筒與海底管廊連接的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與建造方法，所述數(shù)據(jù)中心包括：

2、海底管廊s1；鋼圓筒s2；鋼圓筒與海底管廊連接結(jié)構(gòu)s3；數(shù)據(jù)方艙s4；

3、所述海底管廊s1包括：海底管廊采用包括圓形和方形的箱式結(jié)構(gòu)組成，管廊側(cè)面開孔，通過開孔處采用包括法蘭連接的方式與數(shù)據(jù)方艙連接；所述法蘭連接是一種將管道和設(shè)備進(jìn)行連接的一種機(jī)械方法；

4、所述鋼圓筒s2包括：采用大直徑鋼結(jié)構(gòu)筒，鋼圓筒結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用隔墻實(shí)現(xiàn)內(nèi)部分倉布置，通過分倉實(shí)現(xiàn)包括：布置擋浪結(jié)構(gòu)和車輛轉(zhuǎn)運(yùn)結(jié)構(gòu)；

5、所述鋼圓筒與海底管廊連接結(jié)構(gòu)s3包括：連接采用包括法蘭連接、凹凸結(jié)構(gòu)、止水帶結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力索和錨定結(jié)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)連接；

6、所述數(shù)據(jù)方艙s4包括：數(shù)據(jù)方艙外殼由高強(qiáng)度的合金材料制成，外殼通常是球形和圓柱形，內(nèi)部放置包括服務(wù)器機(jī)群、采集設(shè)備和排水管路。

7、設(shè)計(jì)方法包括：

8、s10、將鋼圓筒豎立并固定在海水中，對鋼圓筒進(jìn)行分倉處理，不同倉布置不同功能的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)鋼圓筒滿足人和車輛荷載要求，并實(shí)現(xiàn)人、車輛和維修設(shè)備的轉(zhuǎn)運(yùn)功能；通過設(shè)計(jì)雙層鋼殼內(nèi)澆混凝土實(shí)現(xiàn)壓載，并在筒式結(jié)構(gòu)上布置擋浪結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鋼圓筒結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境和地震作用下受力和變形穩(wěn)定；在鋼圓筒露出海底的適當(dāng)高度設(shè)置專用連接結(jié)構(gòu)斷面與海底管廊斷面相連接，設(shè)計(jì)要求專用連接結(jié)構(gòu)斷面與海底管廊斷面一致，且在滿足對接誤差要求的情況下，專用連接結(jié)構(gòu)斷面比海底管廊斷面直徑大；

9、s20、通過海底管廊下部基礎(chǔ)施工，并對與鋼圓筒連接后的海底管廊進(jìn)行加固操作，實(shí)現(xiàn)海底管廊的整體結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境和地震作用下受力變形穩(wěn)定，在整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)內(nèi)部車輛通道、管線通道、通風(fēng)、照明燈功能和人員上下所需的爬梯設(shè)計(jì)的所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能的目的；

10、s30、將鋼圓筒結(jié)構(gòu)和海底管廊進(jìn)行連接后，將多個(gè)數(shù)據(jù)方艙通過法蘭連接的方式連接到海底管廊的側(cè)面。

11、建造方法包括：

12、s100、實(shí)現(xiàn)鋼圓筒的海上施工；s200、實(shí)現(xiàn)海底管廊的下部基礎(chǔ)施工；s300、實(shí)現(xiàn)海底管廊的海中安裝；s400、海底管廊和鋼圓筒結(jié)構(gòu)的連接施工；s500、海底管廊與數(shù)據(jù)方艙的連接施工。

13、具體地，所述數(shù)據(jù)中心還包括：數(shù)據(jù)中心的位置選??；其中，鋼圓筒位置選取基礎(chǔ)穩(wěn)定的土層和碎石基礎(chǔ)；管廊結(jié)構(gòu)位置選取地質(zhì)連續(xù)均勻的海中區(qū)域，通過計(jì)算地層不連續(xù)系數(shù)，確定管廊結(jié)構(gòu)選址位置；所述的地層不連續(xù)系數(shù)指以管廊結(jié)構(gòu)的長度參數(shù)作為所需范圍，計(jì)算包括沙土、黏土、強(qiáng)風(fēng)化土的持力層位置，通過數(shù)值模擬的方式計(jì)算長期沉降評估參數(shù)，將長期沉降評估參數(shù)滿足建設(shè)需求的海底范圍作為建設(shè)位置。

14、具體地，所述鋼圓筒s2包括：鋼圓筒外層采用雙層鋼殼內(nèi)澆混凝土實(shí)現(xiàn)壓載；內(nèi)層利用工字鋼和鋼板進(jìn)行分倉，分倉布置還包括電梯井和安全梯井，方便海面和海底的人和物的轉(zhuǎn)運(yùn)；同時(shí)，外層壓載艙底部布置壓載混凝土，上部采用壓載水的方式進(jìn)行壓載，確保鋼圓筒在水中的穩(wěn)定性。

15、具體地，所述鋼圓筒s2還包括：布置與海底管廊連接的專用連接結(jié)構(gòu)及連接方法；首先，在鋼圓筒露出海底的適當(dāng)高度設(shè)置專用連接結(jié)構(gòu)，專用連接結(jié)構(gòu)斷面與海底管廊斷面一致，在確保滿足對接誤差要求的情況下，專用連接結(jié)構(gòu)斷面比海底管廊斷面尺寸大；其次，專用連接結(jié)構(gòu)側(cè)墻與鋼結(jié)構(gòu)隔墻位置一致，并且專用連接結(jié)構(gòu)與鋼圓筒外墻之間布置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，保障傳力合理和傳力穩(wěn)定過度；最后，專用連接結(jié)構(gòu)采用gina止水帶和omega止水帶，并且內(nèi)置omega止水帶安裝件，實(shí)現(xiàn)第二道止水帶安裝連接；專用連接結(jié)構(gòu)內(nèi)置預(yù)應(yīng)力索錨板實(shí)現(xiàn)專用連接結(jié)構(gòu)與海底管廊之間連接試加預(yù)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)止水帶壓力增強(qiáng)并止水的目的。

16、具體地，所述設(shè)計(jì)方法還包括：計(jì)算地質(zhì)加固評估參數(shù)，進(jìn)行地基加固設(shè)計(jì)，確定不良地基的加固處理量，作為方案優(yōu)化的參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化；所述地質(zhì)加固評估參數(shù)是通過對地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析，以確定是否需要進(jìn)行加固措施；進(jìn)行評估和加固的方法為：首先，計(jì)算各土層的標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差差異超過工程標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)差差異閾值時(shí)。則以標(biāo)準(zhǔn)差作為輸入評估地基加固的成本；其次，根據(jù)需要加固的地基寬度和深度確定地基處理范圍和加固量，通過碎石對地基進(jìn)行處理；進(jìn)行攪拌處理時(shí)，確定包括攪拌樁間距、深度和直徑參數(shù)，并確定總攪拌樁加固量；最后，根據(jù)每類地基加固量，確定鋼圓筒和管廊的位置；一般選擇加固量和加固成本低的區(qū)域作為鋼圓筒和管廊的位置。

17、具體地，所述將鋼圓筒豎立并固定在海水中包括：鋼圓筒入土深度分析和鋼圓筒抗浮分析優(yōu)化；其中，鋼圓筒入土深度分析包括：根據(jù)預(yù)設(shè)的包括鋼圓筒直徑、厚度、高度和入土深度計(jì)算鋼圓筒自重、運(yùn)營期所有重量、鋼圓筒浮力和鋼圓筒的抗拔承載力，進(jìn)而計(jì)算抗浮系數(shù)；所述鋼圓筒自重包括水下澆筑的用來止水混凝土的重量；調(diào)整入土深度直到入土深度滿足抗浮要求；鋼圓筒抗浮分析優(yōu)化：首先，根據(jù)預(yù)設(shè)的鋼圓筒結(jié)構(gòu)和鋼樁斷面參數(shù)，計(jì)算鋼圓筒的自重和壓載量參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算鋼圓筒的平均基礎(chǔ)荷載，以荷載和壓載量作為輸入?yún)?shù)，計(jì)算鋼圓筒的抗浮系數(shù)；其次，計(jì)算鋼圓筒外側(cè)的鋼樁基礎(chǔ)的抗壓承載力和抗拔承載力，除以鋼圓筒整體自重，得到抗浮提升系數(shù)；最后，將抗浮系數(shù)和抗浮提升系數(shù)進(jìn)行相乘，根據(jù)乘機(jī)結(jié)果判斷是否滿足預(yù)設(shè)的要求；所述預(yù)設(shè)的要求指依據(jù)相關(guān)工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)和性能得到的預(yù)設(shè)的閾值，若乘機(jī)結(jié)果大于等于預(yù)設(shè)的閾值，則證明設(shè)計(jì)是符合安全標(biāo)準(zhǔn)的。

18、具體地，所述建造方法包括：s100、實(shí)現(xiàn)鋼圓筒的海上施工包括：s101、將鋼圓筒在工廠內(nèi)進(jìn)行開孔，對專用連接結(jié)構(gòu)外部進(jìn)行焊接施工將專用連接結(jié)構(gòu)的對接端面焊接到開孔的鋼圓筒預(yù)設(shè)位置；s102、采用大型船舶將鋼圓筒運(yùn)輸?shù)绞┕ずＳ颍闷鹬卮瑯淞⒌跗?，并安裝多個(gè)振動錘及整體式替打結(jié)構(gòu)；s103、起重船起吊鋼圓筒到預(yù)設(shè)位置，通過振動錘進(jìn)行捶打施工到海底預(yù)設(shè)的深度，捶打后，鋼圓筒上部頂端露出海面，方便海底和海面的人和裝備轉(zhuǎn)移；s104、抽取鋼圓筒內(nèi)預(yù)設(shè)深度的土，進(jìn)行水下混凝土澆筑；s105、待水下混凝土凝固強(qiáng)度達(dá)到預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)，抽取鋼圓筒內(nèi)的水進(jìn)行底層防水干施工，并焊接底板框架梁和底鋼板實(shí)現(xiàn)永久底部止水；s106、進(jìn)行內(nèi)層墻體及分隔墻安裝，內(nèi)并分隔艙墻體安裝；安裝的墻體由工字鋼、鋼板和加勁肋組成；s107、進(jìn)行專用連接結(jié)構(gòu)安裝，分別將omaga止水帶固定鋼圈和預(yù)應(yīng)力拉索錨板安裝到預(yù)設(shè)位置，并安裝其他附屬設(shè)施；s108、鋼圓筒外側(cè)共同承壓和抗拔結(jié)構(gòu)施工：進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)樁基施工；安裝共同承壓主梁，并將主梁同時(shí)焊接到鋼圓筒和鋼樁上；進(jìn)行鋼樁之間的次梁焊接安裝；所述s200、實(shí)現(xiàn)海底管廊的下部基礎(chǔ)施工包括：通過包括在所選區(qū)域內(nèi)挖掘打樁、構(gòu)造樁基和沉箱、澆筑混凝土和基礎(chǔ)加固；所述s300、實(shí)現(xiàn)海底管廊的海中安裝包括：采用駁船吊沉法進(jìn)行安裝，海底管廊在海中漂浮時(shí)，在兩端布置兩艘駁船，駁船在海中進(jìn)行4點(diǎn)系泊，各布置兩臺卷揚(yáng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)海底管廊海中注水下沉到基床上；所述s400、海底管廊和鋼圓筒結(jié)構(gòu)的連接施工包括：s401、采用駁船絞移，將海底管廊在基床表面移動，并將止水帶壓帶鋼圓筒專用連接結(jié)構(gòu)端面上，實(shí)現(xiàn)初步止水；s402、進(jìn)行鋼圓筒基礎(chǔ)內(nèi)抽水，并利用駁船持續(xù)絞移實(shí)現(xiàn)海底管廊端面止水帶接觸鋼圓筒對接端，利用駁船持續(xù)絞移并施加預(yù)設(shè)的預(yù)壓荷載，所述預(yù)設(shè)的預(yù)壓荷載由設(shè)計(jì)壓力、水壓力、施工條件和安全系數(shù)共同決定的；s403、對接端的腔內(nèi)抽水，利用水壓力進(jìn)一步壓緊止水帶；s404、抽水壓緊完成后，利用包括岸控絞車和船上絞車連接海底管廊端面的四個(gè)錨點(diǎn)，持續(xù)施加預(yù)設(shè)的壓力，并固定包括岸控絞車和船上絞車的設(shè)備，保持壓力不變，將海底管廊固定；s405、鋼圓筒內(nèi)拆除專用連接結(jié)構(gòu)端面和海底管廊端面，通過預(yù)埋件安裝omega止水帶；s406、進(jìn)行海底管廊和鋼圓筒專用連接結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼索連接安裝，并張拉預(yù)應(yīng)力，將gina止水帶壓縮到預(yù)設(shè)的量；s407、安裝海底管廊和專用連接結(jié)構(gòu)的剪力鍵，保障海底管廊與鋼圓筒結(jié)構(gòu)的整體抗剪切能力；所述s500、海底管廊與數(shù)據(jù)方艙的連接施工包括：s501、將海底管廊和數(shù)據(jù)方艙進(jìn)行對接，使用包括焊接和螺栓連接的方式確保接口的密封性和穩(wěn)定性；s502、在連接部位進(jìn)行密封處理，以防止水分、土壤和其他外來物質(zhì)的滲入；s503、從海面經(jīng)過鋼圓筒運(yùn)輸包括：服務(wù)器集群、梯子和監(jiān)測設(shè)備的方艙設(shè)備，并完成方艙設(shè)備的安裝。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、本發(fā)明提供了一種鋼圓筒與海底管廊連接的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與建造方法，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明給出了一種大直徑鋼圓筒與海底管廊的連接方法，并且給出了基于鋼圓筒與海底管廊連接后的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和建造方法；該方法建造的數(shù)據(jù)中心，可以通過鋼圓筒與海底管廊的連接輕松的進(jìn)行人員和物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，解決了海底數(shù)據(jù)中心與岸基資源連接的難題；管廊方艙連接后，從鋼圓筒海面向管廊運(yùn)送服務(wù)器集群等設(shè)備，并進(jìn)行設(shè)備的安裝，相比于提前在方艙安裝設(shè)備則更加安全。