CN107991012B - 半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其通过间隔设置在半潜式坐底平台底部及拐角处的若干土压力装置实时测试土压力值，在根据土压力的测值变化，判断平台底部与土的接触状态，继而确定平台底部土的冲刷淘空分布状态。本发明提供的方案安全简单可行，监测精度高；再者本方案可靠性高，抗干扰能力强度，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及风电安装工程技术，具体涉及半潜式坐底平台底部底部冲刷的监控防护技术。
背景技术
坐底式安装平台是风电安装工程中常见的一种形式，虽然目前自升式安装平台发展迅速，但在具体施工环境下，坐底式平台的成本优势还是不可忽视的。坐底式安装平台通过主动坐底，即通过调节自重使平台缓慢、稳定下沉与海底泥面接触，利用泥面的支撑力进行风机安装作业。坐底式施工可以在最大程度上满足吊机工作要求，降低天气和海况对吊机工作的影响，为缩短海上安装作业周期、降低建设风险、控制施工成本创造了先决条件。在浅水区域，主动式坐底作业方式无需桩腿、桩靴及升降锁紧装置，降低建造技术上的难点，建造成本同浮式起重船类似，一次性投资小，在建造成本上具有较大的竞争力。
对于坐底式结构，底部冲刷的监控防护最为关键。由于坐底平台底部在作业时改变了周围水流的流动状态，产生一定程度的冲刷，造成地基土快速移动，平台底部地基淘空，可能引起船体结构应力发生变化以致发生船体结构破坏。在当前实际施工中，往往需要潜水员在安装前进行水下探摸，次数频繁，不仅增加成本，而且存在一定人身危险。
由此，本领域亟需一种安全且简便地获得平台底部冲刷状态的监控方案。
发明内容
针对现有坐底式施工过程中在底部冲刷监控防护方面所存在的问题，需要一种新的底部冲刷监控防护方案。
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其安全且简便。
为了解决上述技术问题，本发明提供的半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法通过间隔设置在半潜式坐底平台底部及拐角处的若干土压力装置实时测试土压力值，在根据土压力的测值变化，判断平台底部与土的接触状态，继而确定平台底部土的冲刷淘空分布状态。
进一步的，在半潜式坐底平台底部及拐角处每隔一定距离焊接一排土压力装置。
进一步的，半潜式坐底平台的首尾布置土压力装置的间距适当减小，底部四角及边缘都布置土压力装置。
进一步的，土压力装置和其导线束用钢结构保护。
进一步的，土压力装置周围填充硅胶保护。
本发明提供的方案安全简单可行，监测精度高；再者本方案可靠性高，抗干扰能力强度，适用范围广。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中土压力盒的分布示意图；
图2为本发明实例中土压力盒的安置示意图；
图3为本发明实例中进行冲刷淘空监测的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
经过研究发现在地基土淘空时，半潜式坐底平台(以下简称平台)底部相当于失去了局部的支承力，在此基础上，本方案创新的通过监测并分析平台底部局部应力的变化，并由此来监控并反映地基淘空的状态，相对于现有人工潜水探摸的手段，本方案更安全简便地获得平台底部冲刷状态。
在此原理基础上，本方案通过在平台底部及拐角处每隔一定距离焊接一排土压力装置，由分布在平台底部及拐角处的若干土压力装置来实时监测相应区域的土压力值；再通过计算分析若干土压力装置监测到的土压力值的变化，由此来判断平台底部与土的接触状态，从而判断底部土的冲刷淘空分布状态。
在具体实施时，本方案通过构建相应的冲刷淘空监测系统来实时监测平台底部冲刷状态。
该冲刷淘空监测系统主要由控制室的监控分析主机以及设置在监控现场的若干土压力装置来配合实现。
这里的土压力装置由相应的土压力盒来实现，其布置在船底极易发生船体土体掏空的关键区域。
由于在坐底时船体纵中线是尽量平行于水流方向的，故掏空最严重区域一般发生在船艏和船艉，容易导致船体两边呈悬臂状态，结构发生破坏。
如图1所示，本方案优选在平台200底部四角及边缘必须布置土压力盒100，同时在船艏201和船艉202部位布置数量较多的土压力盒100，可采用阵列式分布且在平台的船艏201和船艉202布置的土压力盒100之间的间距相对于平台底部边缘分布的土压力盒100之间的间距适当减小。
本方案中土压力计的整体布置方案，其布置有土压力计的船底位置为极易发生船体土体掏空的关键区域，这样可以通过土压力值的变化来判断该处船底下泥沙的掏空状态，结合工程经验和数模计算结果判断对应掏空状况下是否需要停止施工或上浮，从而避免船体破坏事故。
对于本方案中采用的土压力盒100，优选振弦式土压力计来构成。振弦式土压力计主要由背板、感应板、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。
如此结构的土压力盒100在平台出坞前在平台底部四周及拐角处按照设定好的分布方案及距离焊接一排土压力盒200。
参见图2，本方案中土压力盒200进行设置时，底部通过垫板201与平台100船底的钢板进行连接；同时土压力盒200顶部四周通过槽钢202形成钢保护结构，从四周覆盖整个土压力盒200及其上导线束203，对其形成保护；再者土压力盒200四周填充硅胶204，该硅胶204填充土压力盒200与保护槽钢202之间的全部空间，对整个土压力盒200及其上导线束203形成二重保护。
如此结构的土压力盒能够精确测量平台底部局部应力，其相间的分布设置在平台底部及拐角处，当其受到挤压时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形、变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至采集设备，即可测出被测结构物的压应力值。本土压力盒采用的测量机制相对比较稳定，输出频率信号稳定，抗干扰能力好，对传输信号电缆要求低，更适合于海洋中的恶劣环境。
本冲刷淘空监测系统中监控分析主机，其布置在控制室内，与土压力盒之间数据连接，实时获取每个土压力盒监测到的土压力值，并进行分析。对于监控分析主机与若干土压力盒之间的数据连接方式，可采用有线或无线的方式，只要保证数据稳定可靠地高速传输即可。
再者，监控分析主机对获取的到土压力值进行分析时，根据每个土压力盒实时监测到的其对应位置的土压力值，由此来计算分析每个土压力盒对应位置区域内的土压力值的实时变化状态，再结合每个土压力盒在平台底部的分布状态(如位置等)来计算分析平台底部各个区域与土的接触变化状态，最后通过不断的实时对比分析，计算判断平台底部土的冲刷淘空分布状态。
在此基础上，根据需要监控分析主机还可通过建模模块基于上述的分析数据对平台底部土的冲刷淘空分布状态进行建模，实现对平台底部土的冲刷淘空分布状态进行立体动态展示，使得平台底部土的冲刷淘空分布情况更加的直观，便于监控。
由此，本方案对半潜式坐底平台底部冲刷淘空状态进行监测的实施过程如下(参见图3)：
(1)根据坐底平台尺寸确定土压力盒的布置间距，本方案中优选的设置方案为：平台底部四角及边缘必须布置土压力盒，同时在平台的船艏和船艉布置的土压力盒的间距适当减小(参见图1)。
(2)根据确定的布置点，在平台出坞前在平台底部及拐角处按照设定好的距离焊接一排土压力盒。其中土压力盒和导线束用钢结构保护，土压力盒周围用硅胶填充保护。
(3)在控制室内设置相应的监控分析主机，该监控分析主机实时监测分析土压力变化，同时对坐底施工过程中定时记录，及时判别底部冲刷淘空情况，以保证采取有效措施。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其特征在于，通过间隔设置在半潜式坐底平台底部及拐角处的若干土压力装置实时监测相应区域的土压力值，在根据若干土压力装置监测到的土压力值的变化，判断平台底部与土的接触状态，继而确定平台底部土的冲刷淘空分布状态；所述监测方法包括：
(1)根据坐底平台尺寸确定土压力盒的布置间距，在平台底部四角及边缘必须布置土压力盒，同时在平台的船艏和船艉布置的土压力盒的间距适当减小；
(2)根据确定的布置点，在平台出坞前在平台底部及拐角处按照设定好的距离焊接一排土压力盒；
(3)设置相应的监控分析主机，该监控分析主机实时监测分析土压力变化，同时对坐底施工过程中定时记录，该监控分析主机对获取的到土压力值进行分析时，根据每个土压力盒实时监测到的其对应位置的土压力值，由此来计算分析每个土压力盒对应位置区域内的土压力值的实时变化状态，再结合每个土压力盒在平台底部的分布状态来计算分析平台底部各个区域与土的接触变化状态，最后通过不断的实时对比分析，计算判断平台底部土的冲刷淘空分布状态。
2.根据权利要求1所述的半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其特征在于，在半潜式坐底平台底部及拐角处每隔一定距离焊接一排土压力装置。
3.根据权利要求1所述的半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其特征在于，半潜式坐底平台的首尾布置土压力装置的间距适当减小，底部四角及边缘都布置土压力装置。
4.根据权利要求1所述的半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其特征在于，土压力装置和其导线束用钢结构保护。
5.根据权利要求1所述的半潜式坐底平台底部冲刷淘空监测方法，其特征在于，土压力装置周围填充硅胶保护。
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