一种近海地基勘察与检测综合平台的制作方法

本发明涉及海洋工程地基勘察领域，是一种建立在筒型基础之上的近海地基勘察与检测综合平台。

背景技术：

目前在近海海洋工程中多采用钻孔取样的方式开展地基勘察，由于在运输途中有可能对土体产生扰动，使得勘察结果不准确，因此现场原位试验更能体现场地的地质特性。筒型基础作为一种可回收的基础形式，因其优良的承载特性与地基稳定性，十分适用于作为近海的原位勘察平台的基础形式。

其次吸力式筒型基础是一种新型的海洋工程基础结构型式，由于其材料成本与安装成本低于桩基础，并且易于海上运输与安装，所以逐渐受到海上风电行业的青睐。吸力式筒型基础负压下沉过程涉及到水-土-结构之间的相互作用，是一个比较复杂、前沿的课题，目前还没有普遍认同的方法可以确定土体的负压减阻效应。通过现场收集以筒型基础作为基础形式的小型勘察平台的下沉数据，可以评估现场土体的负压减阻效应，为海上风电的筒型基础设计提供依据。

技术实现要素：

本发明目的旨在设计一种建立在筒型基础之上的近海地基勘察与检测综合平台，该平台可以完成海上原位测试的多种作业，同时可以收集平台安装过程中的负压数据，评估现场土体的负压减阻效应，且该平台还安装有内部气囊，实现自动扶正调平。

本发明的技术方案是：

一种近海地基勘察与检测综合平台，主要由带中间空舱的筒型基础、过渡段、水上平台、原位十字板试验设备、静力触探试验设备、全流动贯入试验设备、钻探取样勘察作业设备、预留无顶板空舱、负压射流泵、负压检测测试模块及内部气囊组成，筒形基础通过过渡段延伸出海面，上端连接水上平台，用以水上作业；水上平台上部安装原位十字板试验设备、静力触探试验设备、全流动贯入试验设备、钻探取样勘察作业设备；筒型基础内部设置圆柱形分隔板形成预留无顶板空舱，预留无顶板空舱顶部通向水上平台，使得其成为海上地基勘察的作业通道，可供各地基勘察设备延伸至海床；筒形基础顶部的外围设置多台负压射流泵，用以平台结构的沉放于安装；筒形基础顶部的外围还设有负压检测测试模块，负责检测记录平台基础下沉过程中负压、速度、加速度实时数据，为评估土体的负压减阻效应提供试验依据；负压射流泵与负压检测测试模块的数量与筒形基础的分仓数量相同；在筒型基础各分仓内设置内部气囊，当平台安装过程中出现倾斜时，通过调节不同分仓内气囊内的充气量，实现平台的自动调平扶正；在地基勘察作业完成后，通过射流泵反向加压，将平台取出回收。

进一步的，所述的筒形基础的直径为10-15m，高5-8m。

进一步的，所述的水上平台的直径为3-6m。

进一步的，所述的预留无顶板空舱的直径为3～8m。

进一步的，所述的负压射流泵与负压检测测试模块的数量与筒形基础的分仓数量为4～8个。

本发明的有益效果是：

过渡段与水上平台为地基勘察提供了作业空间，预留空舱则为地基勘察提供了封闭的作业通道，使得作业过程中可不受到外界环境的影响，增强测试数据的真实性；地基勘察相关设备可包含原位十字板试验、静力触探试验(CPT/CPTU)、全流动贯入试验(T-bar/Ball-bar等)及钻探取样等，从而实现平台的综合勘察作业能力；负压射流泵可实现筒形基础的负压沉放与反向加压作业，使得筒形基础可在勘察工作完毕后取出收回，并重复利用，从而极大提升该类结构的作业效率与生产成本；负压检测测试模块可提供评估土体的负压减阻效应的相关数据，故基础在下沉过程中即可进行勘测工作，从而提升了勘测过程采样效率；通过调节筒型基础内部安装固定的多个气囊的充气量，可实现平台的自动调平扶正功能，保证平台的垂直度；该平台可与海上风电筒型基础安装船配合使用，无需额外拖船和其他安装设备，大大节省作业时间与成本。

附图说明

图1一种带气囊的深海静力触探座底装置立面图

图2一种带气囊的深海静力触探座底装置平面图

图中：1、筒型基础；2、过渡段；3、水上平台；4、原位十字板试验设备；5、静力触探试验(CPT/CPTU)设备；6、全流动贯入试验设备(T-bar/Ball-bar等)；7、钻探取样勘察作业设备；8、预留无顶板空舱；9、负压射流泵；10、负压检测测试模块；11、内部气囊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

由附图1和附图2可知，本发明近海地基勘察与检测综合平台，主要由带中间空舱的筒型基础1、过渡段2、水上平台3、原位十字板试验设备4、静力触探试验(CPT/CPTU)设备5、全流动贯入试验(T-bar/Ball-bar等)6、钻探取样勘察作业设备7、预留无顶板空舱8、负压射流泵9、负压检测测试模块10及内部气囊11组成。筒形基础1直径10-15m，高5-8m，通过过渡段2延伸出海面。

过渡段2上端连接一个直径3-6m的水上平台3；水上平台3上部安装原位十字板试验设备4、静力触探试验(CPT/CPTU)设备5、全流动贯入试验(T-bar/Ball-bar等)6、钻探取样勘察作业设备7；筒型基础1内部设置圆柱形分隔板形成预留无顶板空舱8，预留无顶板空舱8直径为3～8m；预留无顶板空舱8顶部通向将水上平台3；筒形基础1的分仓数为4-8个，本发明包含4个分仓。本发明负压射流泵9与负压检测测试模块10的数量与筒形基础1的分仓数量相同，顶部外围4台负压射流泵9与4台负压检测测试模块10；在筒型基础1各分仓内设置内部气囊11，用以下沉过程中的调节与扶正，数量为4个。

具体施工与勘测过程：(1)预制各结构，将原位十字板试验设备4、静力触探试验(CPT/CPTU)设备5、全流动贯入试验(T-bar/Ball-bar等)6、钻探取样勘察作业设备7、负压射流泵9及负压检测测试模块10安装至结构指定部位；(2)将筒形基础拖航到指定地点，通过调节囊内11的充气量进行下沉作业；(3)当平台下沉过程中出现倾斜时，通过调节不同分仓内气囊内11的充气量，实现平台的自动调平与扶正；(4)当筒壁进入海床土体后，利用负压射流泵9进行基础的负压沉放工作；(5)下沉过程中，利用负压检测测试模块10记录平台基础下沉过程中负压、速度、加速度等实时数据，为评估土体的负压减阻效应提供试验依据；(7)沉放工作完成后，利用地基勘察相关设备进行测试、采样与记录，收集相关数据；(8)在地基勘察作业完成后，通过射流泵9反向加压，可将平台取出回收。

该实施例中的具体尺寸：筒型基础1直径15m，高8m，壁厚10cm；过渡段2高15m，壁厚10cm；水上平台作业区域直径6m；筒型基础中间空舱直径5m；每个内部气囊11体积不小于2m³。