船載桁架組合式原位測試平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種船載桁架組合式原位測試平臺，包括以下部分：桁架承重架，由多個桁架模塊上下串聯而成；作業平臺，固定在所述桁架承重架的上端，作業平臺上設有用于安裝原位測試裝置的機架座；樁靴，固定在所述桁架承重架的下端，樁靴的底部設有靴齒；導管，沿上下方向依次貫穿所述作業平臺、桁架承重架和樁靴；扶正裝置，包括多根軟繩，軟繩的一端與所述桁架承重架的上端或作業平臺相連接。本實用新型原位測試平臺可以豎立于船載勘探平臺單側，通過軟繩與船載勘探平臺連接，在進行原位測試時，也可不受船載勘探平臺晃動的影響，與船載勘探平臺形成動、靜雙平臺作業方式，大幅降低了水上勘探的成本。
【專利說明】船載桁架組合式原位測試平臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種近岸巖土工程勘察作業平臺，能確保水上靜力觸探、十字板剪切試驗等常規原位測試項目正常進行，具體說屬于水域巖土性能現場測試基礎平臺。
【背景技術】
[0002]巖土體原位測試是指在巖土工程勘察現場，采用原位測試儀對巖土層現場進行測試，以獲得淺部地基土層強度指標等巖土參數，比目前傳統的鉆探、取樣、室內試驗模式更安全、經濟、可靠，在水運工程中具有重要的意義和廣泛的應用價值。一些重大水運工程如駁岸、防汛堤、陸域形成等，尤其是境外工程，越來越多的依靠現場原位測試項目獲取地基土的原位固結、滲透、模量、靈敏度、抗剪強度等巖土參數，劃分土層，判別土性，確定建筑物地基土承載力和設計參數等。由于原位測試快捷、直觀、連續，且無需現場勘探取樣，測得的指標更具代表性和可靠性，因此，原位測試在工程勘察中已成為不可缺少的一種勘探手段。
[0003]工程上最常用的原位測試有靜力觸探試驗、十字板剪切試驗等。目前，用于陸上的原位測試技術已非常成熟，但在海(水)上進行原位測試必須要有一個安全、靜態平臺，現有技術采用樁基、升降式平臺實施原位測試，受到高昂的成本制約，使得近岸工程水域原位測試技術無法廣泛的推廣與應用。
[0004]現有技術中存在著一種解決方案，專利號為20042002020.4的中國實用新型專利公開了一種“水域原位測試底吸式平臺”，平臺整體事先安裝好，通過母船起重機吊裝，使平臺豎立水中，接近陸域靜態平臺效果。但受制于作業水深、平臺空間及載荷影響，尤其復雜土層清孔、下套管隔斷等常規措施難以解決。
[0005]本 申請人:在中國發明專利申請公開說明書CN101643110A已公開了一種平臺系統。該發明提供了一種簡易、低成本船載式勘探平臺系統，具有三鉆機起吊能力，4?6錨交叉分布泊定，用于水下巖土工程勘探鉆探、取樣，使得各類環境條件下，勘探工作得以正常進行。但受風、浪、涌、漲落潮等影響，船載勘察平臺呈上下及左右晃動，使得必須處于靜態作業平臺的原位測試項目難以進行。
[0006]隨著近海及沿岸水工建筑物、橋梁、碼頭、隧道等工程規模的不斷擴大，巖土工程勘察中越來越多的依賴原位測試所提供的巖土參數，因此，迫切需要一種低成本、高安全、方便安裝、快速移動，且能抵御風、浪、潮、涌的作業平臺，保證水上原位測試項目正常進行。
[0007]在這種測試平臺上可以安裝各類陸域中使用的原位測試裝置，以便進行海(水)上原位測試，現有技術中的這種原位測試裝置有多種，比如中國實用新型專利CN201738295U公開了“一種靜力觸探探頭”;而CN201622217U公開了一種“深海稀軟底質剪切強度原位測試儀”。
實用新型內容
[0008]本實用新型要解決的技術是提供一種船載桁架組合式原位測試平臺，形成一個與動態船載勘探平臺脫離的靜態作業平臺，從而使陸域成熟的原位測試技術擴展到近岸水域。
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:一種船載桁架組合式原位測試平臺，包括以下部分:桁架承重架，由多個桁架模塊上下串聯而成；作業平臺，固定在所述桁架承重架的上端，作業平臺上設有用于安裝原位測試裝置的機架座；樁靴，固定在所述桁架承重架的下端，樁靴的底部設有靴齒；導管，沿上下方向依次貫穿所述作業平臺、桁架承重架和樁靴；扶正裝置，包括多根軟繩，軟繩的一端與所述桁架承重架的上端或作業平臺相連接。
[0010]優選地，所述作業平臺的底面上垂直固定多根滑輪軸，滑輪軸上設有滑輪，所述軟繩的一端與所述滑輪相連接。
[0011]進一步地，所述滑輪上設有滑輪環，所述軟繩的一端設有快速鉤，所述快速鉤掛接在滑輪環上。
[0012]優選地，還包括一船載勘探平臺，所述作業平臺高于船載勘探平臺的頂面，所述船載勘探平臺上固定有多個錨樁，所述多根軟繩的另一端分別纏繞在所述錨樁上。
[0013]進一步地，所述船載勘探平臺上設有包括鉆機和鉆塔在內的勘探設備。
[0014]優選地，所述桁架模塊是由橫梁、豎梁、上架板和下架板焊接而成的長方體框架結構，所述桁架模塊上還焊接有吊耳。
[0015]進一步地，所述豎梁為空心柱，所述下架板對應于豎梁下端的位置開有定位孔，所述上架板對應于豎梁上端的位置上焊有定位銷。
[0016]進一步地，所述導管由多個導管段通過接箍密封連接而成，最下面的一個導管段為入土導管，所述入土導管焊接在樁靴上，入土導管的下端設有導管齒，每個桁架模塊內都焊接有一個導管段。
[0017]進一步地，所述桁架模塊與作業平臺之間、桁架模塊與樁靴之間、以及相鄰兩個桁架模塊之間均通過螺栓可拆卸連接。
[0018]優選地，所述樁靴包括承壓板和靴齒條，所述靴齒條從承壓板的底面向下延伸，所述靴齒位于靴齒條的下端。
[0019]本實用新型具有以下有益效果:
[0020](I)本實用新型原位測試平臺豎于船載勘探平臺單側，并與船載勘探平臺脫開，可通過軟繩與船載勘探平臺連接，在進行原位測試時，也可不受船載勘探平臺晃動的影響，與船載勘探平臺形成動、靜雙平臺作業方式，大幅降低了水上勘探的成本。
[0021](2)本實用新型原位測試平臺內設有導管，使靜態作業平臺至海(河)床泥面間形成保護層，避免原位測試時因鉆桿受水中激流沖擊而彎曲，確保原位測試數據的準確性。
[0022](3)本實用新型原位測試平臺采用模塊化結構，成本低，便于貯存及運輸，且各模塊現場組裝，拆卸簡便，無需其他船泊、浮吊等輔助設備支持。
[0023](4)本實用新型實現了雙平臺各類勘探資源共享；使有限的靜態作業平臺空間，可開展各類原位測試項目；確保不同水深、試驗深度、復雜工況下原位測試正常進行。
[0024](5)本實用新型原位測試平臺中桁架承重架及樁靴提供了靜力觸探、十字板剪切試驗所需的反力及扭力，滿足水運工程各類地層復雜孔、深孔原位試驗需求。
[0025](6)本實用新型充分展現了一種船載靜態平臺實現近岸水域原位測試的新穎設計方案。【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型一種船載桁架組合式原位測試平臺的整體結構示意圖。
[0027]圖2為本實用新型中作業平臺與扶正裝置的連接示意圖。
[0028]圖3為本實用新型中桁架模塊的結構分解示意圖。
[0029]圖4為本實用新型中導管的結構分解示意圖。
[0030]圖5為本實用新型中樁靴部分的結構示意圖。
[0031]圖6為本實用新型中桁架承重架裝、卸示意圖。
[0032]圖中:100船載勘探移動平臺；200作業平臺；201原位測試裝置；
[0033]202欄桿；203機架連接孔； 204機架座；
[0034]210鉆桿；220探測裝置；300扶正裝置；
[0035]301錨樁；302軟繩；303滑輪環；
[0036]304滑輪；305滑輪軸；400桁架承重架；
[0037]401連接孔；402上架板；403定位銷；
[0038]404吊耳；405 豎梁；406定位孔；
[0039]407橫梁；408下架板；409螺栓；
[0040]410桁架模塊； 415活動梁；418吊繩；
[0041]500樁靴；501承壓板；502靴齒條；
[0042]503靴齒；600導管；601導管段；
[0043]602接箍；603密封環；604凹槽；
[0044]605入土導管； 606導管齒
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明，本領域技術人員由此可以更清楚地了解本實用新型的其他優點及功效。
[0046]需要說明的是，說明書附圖所繪示的結構、比例、大小等，僅用以配合【具體實施方式】，供本領域技術人員更清楚地了解本實用新型的構思，并非用以限制本實用新型的保護范圍。任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型的功效及目的達成的情況下，均應仍落在本實用新型的保護范圍之內。
[0047]如圖1所示，本實用新型一種船載桁架組合式原位測試平臺可以豎立于船載勘探平臺100的單側，船載勘探平臺100上可以設有鉆機和鉆塔等勘探設備，可用于水下勘探巖土取芯、取樣。該測試平臺包括一桁架承重架400，桁架承重架400由多個桁架模塊410上下串聯而成；在桁架承重架400的上端固定一個作業平臺200，用于安裝原位測試裝置201，可開展各類原位測試；作業平臺200略高于船載勘探平臺100的頂面，在桁架承重架400的下端固定一個樁靴500，可插入海(河)床的泥面表層；一根導管600沿上下方向依次貫穿上述作業平臺200、桁架承重架400和樁靴500，原位測試裝置201的鉆桿210和探測裝置220可以通過導管600插入海(河)床以下的巖土中，進行原位測試。為了確保桁架承重架400和導管600能夠與海(河)床面垂直，本實用新型還設置了扶正裝置300，扶正裝置300包括多根軟繩，軟繩的一端與桁架承重架400的上端或作業平臺200相連接。[0048]如圖2所示，作業平臺200上設有機架座204，機架座204與作業平臺200上的機架連接孔203連接，從而使原位測試裝置201固定在作業平臺200上，作業平臺200的四周可以圍上I?4面欄桿202，確保作業人員的安全。機架連接孔203分布排列在作業平臺上，用以安裝各種類型的原位測試裝置，如靜力觸探儀、十字板儀等，機架連接孔203按上述常用原位測試裝置的機架座尺寸設計，不同的機架座204對應不同位置的機架連接孔203。
[0049]繼續參照圖2，在本實用新型的優選實施例中，扶正裝置300包括錨樁301、軟繩302、滑輪環303、滑輪304和滑輪軸305，四個滑輪軸305分別垂直固定在作業平臺200的底部，并分別位于前后左右四個方向，相應地，四個錨樁301也按四個方向固定在船載勘探平臺100上，滑輪304可轉動地安裝在滑輪軸305上，滑輪304上設有滑輪環303，四根軟繩302的一端設有快速鉤，快速鉤掛接在滑輪環303上，軟繩302的另一端分別纏繞在所述錨樁301上。軟繩302是指具有一定柔性并能承受拉力的繩索，可以由纖維材料或金屬材料制成。
[0050]如圖3所示，桁架模塊410具有統一大小的標準尺寸，每個桁架模塊410都是由橫梁407、豎梁405、上架板402和下架板408焊接而成的長方體框架結構，桁架模塊上還焊接有吊耳404。其中豎梁405為空心柱，下架板408對應于豎梁405下端的位置開有四個定位孔406，上架板402對應于豎梁405上端的位置上焊有四個定位銷403，上下兩個相鄰的桁架模塊之間組裝時，定位銷403穿入另一個桁架模塊的定位孔406內，使相鄰兩個桁架模塊定位對齊，然后由螺栓409穿過上架板402和下架板408上的連接孔401，使相鄰兩個桁架模塊連接在一起。桁架模塊與作業平臺之間、以及桁架模塊與樁靴之間也通過螺栓可拆卸連接。
[0051]如圖3、圖4所示，所述導管由多個導管段601通過接箍602密封連接而成，每個桁架模塊410內都焊接有一個導管段601，接箍602內設有凹槽604，凹槽604內設有密封環603，可以使相鄰的兩個導管段601密封連接。
[0052]如圖1、圖5所示，構成導管的最下面一段導管段為入土導管605，入土導管605焊接在樁靴500上，入土導管605的下端設有導管齒606。上述導管段601和入土導管605相互連接，形成一根長導管600，整個導管600從作業平臺一直延伸至海(水)床泥面，可以避免穿設在導管600內的原位測試鉆桿210受激流沖擊而彎曲，影響試驗數據。對復雜地形，如砂、礫層需采用泥漿清孔護壁，由于導管600密閉，確保了泥漿循環。
[0053]如圖5所示，樁靴500包括承壓板501和靴齒條502，所述靴齒條502從承壓板501的底面向下延伸，靴齒條502的下端設有靴齒503。承壓板501用于與海(河)床泥面接觸，為原位測試平臺提供支撐，承壓板501底部的四根靴齒條502圍成矩形，可以為十字板剪切試驗提供抗扭力。與樁靴500相連接的桁架模塊可以采用加重桁架模塊，加重桁架模塊采用加厚的上架板、下架板和橫梁，可以為復雜土層、深孔原位靜力觸探提供適當的反力。
[0054]下面說明本實用新型船載桁架組合式原位測試平臺的安裝使用方法。
[0055]如圖1、圖6所示，勘探作業船在現場錨定后，根據原位測試項目及入土深度，在船載勘探平臺100上，開始樁靴500與桁架模塊410的連接固定，然后吊入船載勘探平臺100單側，根據水深逐個組裝桁架模塊410。組裝過程中，吊繩418掛鉤吊耳404，吊起一個桁架模塊410，對準下方桁架模塊410上的定位銷403然后放下，把螺栓409穿過上架板和下架板上的連接孔，與螺帽旋緊連接。吊起若干個已連接成一體的桁架模塊410，移去支撐活動梁415，放下桁架模塊410，然后重新插上支撐活動梁415，再重復這一過程，直至原位測試平臺安裝完畢。
[0056]在安裝過程中，原位測試平臺豎立到海(河)床泥面，必須保持垂直狀態，當發生傾斜時需調整，通過收放各根軟繩302調整原位測試平臺，使之處于豎直狀態。原位測試平臺安裝到位后，在進行原位測試時，放松軟繩302，并使軟繩302另一端纏繞在船載勘探平臺100的四個錨樁301上，從而使原位測試平臺脫離船載勘探平臺100而處于靜態，并使整個原位測試平臺處于受控狀態。
[0057]當進行靜力觸探試驗時，原位測試平臺需考慮反力設計，即平臺自重及水中浮力及波浪影響，根據需要可增加若干塊加重桁架模塊組成原位測試平臺。
[0058]本實用新型采用模塊化設計、成本低、安裝便利、易貯存及運輸，能循環使用。根據現場水深，確定原位測試平臺所需桁架模塊的數量，在作業現場組合安裝，可快速形成桁架組合式原位測試平臺。基本達到一次裝卸，可完成若干個原位測試孔。本實用新型與船載勘探平臺一起形成動、靜雙平臺作業方式，實現各類勘探資源共享，從而大幅降低了勘探成本；確保不同水深、試驗深度、復雜工況下各類原位測試的正常進行。
【權利要求】
1.一種船載桁架組合式原位測試平臺，其特征是，包括以下部分: 桁架承重架(400 )，由多個桁架模塊(410 )上下串聯而成； 作業平臺(200)，固定在所述桁架承重架(400)的上端，作業平臺(200)上設有用于安裝原位測試裝置(201)的機架座(204)； 樁靴(500)，固定在所述桁架承重架(400)的下端，樁靴(500)的底部設有靴齒(503)； 導管(600)，沿上下方向依次貫穿所述作業平臺(200)、桁架承重架(400)和樁靴(500)； 扶正裝置(300)，包括多根軟繩(302)，軟繩(302)的一端與所述桁架承重架(400)的上端或作業平臺(200)相連接。
2.根據權利要求1所述的原位測試平臺，其特征是，所述作業平臺(200)的底面上垂直固定多根滑輪軸(305)，滑輪軸(305)上設有滑輪(304)，所述軟繩(302)的一端與所述滑輪(304)相連接。
3.根據權利要求2所述的原位測試平臺，其特征是，所述滑輪(304)上設有滑輪環(303)，所述軟繩(302)的一端設有快速鉤，所述快速鉤掛接在滑輪環(303)上。
4.根據權利要求1所述的原位測試平臺，其特征是，還包括一船載勘探平臺(100)，所述作業平臺(200)高于船載勘探平臺(100)的頂面，所述船載勘探平臺(100)上固定有多個錨樁(301)，所述多根軟繩(302)的另一端分別纏繞在所述錨樁(301)上。
5.根據權利要求4所述的原位測試平臺，其特征是，所述船載勘探平臺(100)上設有包括鉆機和鉆塔在內的勘探設備。
6.根據權利要求1所述的原位測試平臺，其特征是，所述桁架模塊(410)是由橫梁(407)、豎梁(405)、上架板(402)和下架板(408)焊接而成的長方體框架結構，所述桁架模塊(410)上還焊接有吊耳(404)。
7.根據權利要求6所述的原位測試平臺，其特征是，所述豎梁(405)為空心柱，所述下架板(408 )對應于豎梁(405 )下端的位置開有定位孔(406 )，所述上架板(402 )對應于豎梁(405)上端的位置上焊有定位銷(403)。
8.根據權利要求6所述的原位測試平臺，其特征是，所述導管(600)由多個導管段(601)通過接箍(602)密封連接而成，最下面的一個導管段為入土導管(605)，所述入土導管(605)焊接在樁靴(500)上，入土導管(605)的下端設有導管齒(606),每個祐1架模塊(410)內都焊接有一個導管段(601)。
9.根據權利要求6所述的原位測試平臺，其特征是，所述桁架模塊(410)與作業平臺(200)之間、桁架模塊(410)與樁靴(500)之間、以及相鄰兩個桁架模塊(410)之間均通過螺栓(409)可拆卸連接。
10.根據權利要求1所述的原位測試平臺，其特征是，所述樁靴(500)包括承壓板(501)和靴齒條(502 )，所述靴齒條(502 )從承壓板(501)的底面向下延伸，所述靴齒(503 )位于靴齒條(502)的下端。
【文檔編號】E02D1/00GK203440805SQ201320517534
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】胡建平, 鈕建定, 程澤坤, 成利民, 蔡洪波, 張 成, 王年喜, 唐忠清, 徐威 申請人:中交第三航務工程勘察設計院有限公司