一種近海地基勘察與檢測綜合平臺的製作方法
2023-10-22 07:13:49
本實用新型涉及海洋工程地基勘察領域，是一種建立在筒型基礎之上的近海地基勘察與檢測綜合平臺。
背景技術：
目前在近海海洋工程中多採用鑽孔取樣的方式開展地基勘察，由於在運輸途中有可能對土體產生擾動，使得勘察結果不準確，因此現場原位試驗更能體現場地的地質特性。筒型基礎作為一種可回收的基礎形式，因其優良的承載特性與地基穩定性，十分適用於作為近海的原位勘察平臺的基礎形式。
其次吸力式筒型基礎是一種新型的海洋工程基礎結構型式，由於其材料成本與安裝成本低於樁基礎，並且易於海上運輸與安裝，所以逐漸受到海上風電行業的青睞。吸力式筒型基礎負壓下沉過程涉及到水-土-結構之間的相互作用，是一個比較複雜、前沿的課題，目前還沒有普遍認同的方法可以確定土體的負壓減阻效應。通過現場收集以筒型基礎作為基礎形式的小型勘察平臺的下沉數據，可以評估現場土體的負壓減阻效應，為海上風電的筒型基礎設計提供依據。
技術實現要素：
本實用新型目的旨在設計一種建立在筒型基礎之上的近海地基勘察與檢測綜合平臺，該平臺可以完成海上原位測試的多種作業，同時可以收集平臺安裝過程中的負壓數據，評估現場土體的負壓減阻效應，且該平臺還安裝有內部氣囊，實現自動扶正調平。
本實用新型的技術方案是：
一種近海地基勘察與檢測綜合平臺，主要由帶中間空艙的筒型基礎、過渡段、水上平臺、原位十字板試驗設備、靜力觸探試驗設備、全流動貫入試驗設備、鑽探取樣勘察作業設備、預留無頂板空艙、負壓射流泵、負壓檢測測試模塊及內部氣囊組成，筒形基礎通過過渡段延伸出海面，上端連接水上平臺，用以水上作業；水上平臺上部安裝原位十字板試驗設備、靜力觸探試驗設備、全流動貫入試驗設備、鑽探取樣勘察作業設備；筒型基礎內部設置圓柱形分隔板形成預留無頂板空艙，預留無頂板空艙頂部通向水上平臺，使得其成為海上地基勘察的作業通道，可供各地基勘察設備延伸至海床；筒形基礎頂部的外圍設置多臺負壓射流泵，用以平臺結構的沉放於安裝；筒形基礎頂部的外圍還設有負壓檢測測試模塊，負責檢測記錄平臺基礎下沉過程中負壓、速度、加速度實時數據，為評估土體的負壓減阻效應提供試驗依據；負壓射流泵與負壓檢測測試模塊的數量與筒形基礎的分倉數量相同；在筒型基礎各分倉內設置內部氣囊，當平臺安裝過程中出現傾斜時，通過調節不同分倉內氣囊內的充氣量，實現平臺的自動調平扶正；在地基勘察作業完成後，通過射流泵反向加壓，將平臺取出回收。
進一步的，所述的筒形基礎的直徑為10-15m，高5-8m。
進一步的，所述的水上平臺的直徑為3-6m。
進一步的，所述的預留無頂板空艙的直徑為3～8m。
進一步的，所述的負壓射流泵與負壓檢測測試模塊的數量與筒形基礎的分倉數量為4～8個。
本實用新型的有益效果是：
過渡段與水上平臺為地基勘察提供了作業空間，預留空艙則為地基勘察提供了封閉的作業通道，使得作業過程中可不受到外界環境的影響，增強測試數據的真實性；地基勘察相關設備可包含原位十字板試驗、靜力觸探試驗(CPT/CPTU)、全流動貫入試驗(T-bar/Ball-bar等)及鑽探取樣等，從而實現平臺的綜合勘察作業能力；負壓射流泵可實現筒形基礎的負壓沉放與反向加壓作業，使得筒形基礎可在勘察工作完畢後取出收回，並重複利用，從而極大提升該類結構的作業效率與生產成本；負壓檢測測試模塊可提供評估土體的負壓減阻效應的相關數據，故基礎在下沉過程中即可進行勘測工作，從而提升了勘測過程採樣效率；通過調節筒型基礎內部安裝固定的多個氣囊的充氣量，可實現平臺的自動調平扶正功能，保證平臺的垂直度；該平臺可與海上風電筒型基礎安裝船配合使用，無需額外拖船和其他安裝設備，大大節省作業時間與成本。
附圖說明
圖1一種帶氣囊的深海靜力觸探座底裝置立面圖
圖2一種帶氣囊的深海靜力觸探座底裝置平面圖
圖中：1、筒型基礎；2、過渡段；3、水上平臺；4、原位十字板試驗設備；5、靜力觸探試驗(CPT/CPTU)設備；6、全流動貫入試驗設備(T-bar/Ball-bar等)；7、鑽探取樣勘察作業設備；8、預留無頂板空艙；9、負壓射流泵；10、負壓檢測測試模塊；11、內部氣囊。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型做進一步說明。
由附圖1和附圖2可知，本實用新型近海地基勘察與檢測綜合平臺，主要由帶中間空艙的筒型基礎1、過渡段2、水上平臺3、原位十字板試驗設備4、靜力觸探試驗(CPT/CPTU)設備5、全流動貫入試驗(T-bar/Ball-bar等)6、鑽探取樣勘察作業設備7、預留無頂板空艙8、負壓射流泵9、負壓檢測測試模塊10及內部氣囊11組成。筒形基礎1直徑10-15m，高5-8m，通過過渡段2延伸出海面。
過渡段2上端連接一個直徑3-6m的水上平臺3；水上平臺3上部安裝原位十字板試驗設備4、靜力觸探試驗(CPT/CPTU)設備5、全流動貫入試驗(T-bar/Ball-bar等)6、鑽探取樣勘察作業設備7；筒型基礎1內部設置圓柱形分隔板形成預留無頂板空艙8，預留無頂板空艙8直徑為3～8m；預留無頂板空艙8頂部通向將水上平臺3；筒形基礎1的分倉數為4-8個，本實用新型包含4個分倉。本實用新型負壓射流泵9與負壓檢測測試模塊10的數量與筒形基礎1的分倉數量相同，頂部外圍4臺負壓射流泵9與4臺負壓檢測測試模塊10；在筒型基礎1各分倉內設置內部氣囊11，用以下沉過程中的調節與扶正，數量為4個。
具體施工與勘測過程：(1)預製各結構，將原位十字板試驗設備4、靜力觸探試驗(CPT/CPTU)設備5、全流動貫入試驗(T-bar/Ball-bar等)6、鑽探取樣勘察作業設備7、負壓射流泵9及負壓檢測測試模塊10安裝至結構指定部位；(2)將筒形基礎拖航到指定地點，通過調節囊內11的充氣量進行下沉作業；(3)當平臺下沉過程中出現傾斜時，通過調節不同分倉內氣囊內11的充氣量，實現平臺的自動調平與扶正；(4)當筒壁進入海床土體後，利用負壓射流泵9進行基礎的負壓沉放工作；(5)下沉過程中，利用負壓檢測測試模塊10記錄平臺基礎下沉過程中負壓、速度、加速度等實時數據，為評估土體的負壓減阻效應提供試驗依據；(7)沉放工作完成後，利用地基勘察相關設備進行測試、採樣與記錄，收集相關數據；(8)在地基勘察作業完成後，通過射流泵9反向加壓，可將平臺取出回收。
該實施例中的具體尺寸：筒型基礎1直徑15m，高8m，壁厚10cm；過渡段2高15m，壁厚10cm；水上平臺作業區域直徑6m；筒型基礎中間空艙直徑5m；每個內部氣囊11體積不小於2m3。