專(zhuān)利名稱(chēng)：海洋平臺(tái)打入式鋼管樁土塞深度測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)、施工技木，尤其是海洋平臺(tái)鋼管樁設(shè)計(jì)、施工技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)海洋石油エ業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)海洋平臺(tái)的樁基礎(chǔ)提出了更高的要求，目前海洋平臺(tái)的鋼管樁基礎(chǔ)越來(lái)越多地采用了超大直徑(2m左右)超長(zhǎng)(100m左右)樁，鋼管樁分為開(kāi)ロ鋼管樁和閉ロ鋼管樁，開(kāi)ロ鋼管樁較閉ロ樁更易打入到設(shè)計(jì)深度，而且沉樁后由于土塞的作用，開(kāi)ロ樁在靜荷載作用下表現(xiàn)同閉ロ樁類(lèi)似，可以滿(mǎn)足承載カ要求，所以在海洋鉆井平臺(tái)中應(yīng)用較廣。與本實(shí)用新型有關(guān)的是開(kāi)ロ鋼管樁。開(kāi)ロ鋼管樁在被打入土層的過(guò)程中，大量的土體涌入管內(nèi)，形成土塞。土塞效應(yīng)對(duì)于海上大直徑超長(zhǎng)樁的打入性及打樁完成后土塞對(duì)樁基承載カ都有顯著的影響。在海上打樁過(guò)程中，根據(jù)土塞是否與樁內(nèi)壁發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將士塞分成閉塞、不閉塞和部分土塞三種狀態(tài)。在閉塞狀態(tài)，土塞所起到的作用完全同閉ロ樁那樣，樁端土體不能繼續(xù)涌入管內(nèi)。要選擇適合的打樁設(shè)備及錘型，以便將樁順利地貫入到設(shè)計(jì)深度，并滿(mǎn)足承載カ的要求，必須預(yù)先進(jìn)行動(dòng)力沉樁的可打入性分析。這就要判斷土塞在打樁過(guò)程中的狀態(tài)及其對(duì)樁的可打入性分析的影響，所以土塞效應(yīng)的正確判斷直接影響到樁的可打入性分析正確與否。另外，土塞效應(yīng)對(duì)樁端土體極限承載カ的計(jì)算是非常關(guān)鍵的。API 2006規(guī)范中的樁基承載カ公式也考慮了土塞對(duì)樁端承載カ的影響。如果不能反映真實(shí)的土塞效應(yīng)，就會(huì)誤導(dǎo)設(shè)計(jì)者對(duì)土塞是否處于閉塞狀態(tài)做出錯(cuò)誤判斷，影響樁基承載カ的設(shè)計(jì)。因此，要準(zhǔn)確進(jìn)行打樁分析，準(zhǔn)確計(jì)算樁端極限承載カ，就要合理確定土塞效應(yīng)判斷方法，影響土塞效應(yīng)的關(guān)鍵因素是打樁結(jié)束后海洋平臺(tái)鋼管樁內(nèi)土塞相對(duì)于海底泥面線(xiàn)的高度，由于目前海洋平臺(tái)的鋼管樁基礎(chǔ)越來(lái)越多地采用了超大直徑超長(zhǎng)樁，所以在打樁過(guò)程中，無(wú)法準(zhǔn)確確定土塞高度，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)管體內(nèi)土塞的高度，這樣就不能真實(shí)反映土塞效應(yīng)，從而影響樁基承載カ的設(shè)計(jì)，因此，怎么準(zhǔn)確確定打入式鋼管樁內(nèi)土塞高度一直是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容為了準(zhǔn)確分析土塞效應(yīng)對(duì)樁基承載カ及樁的可打性的影響，本實(shí)用新型提供ー種海洋平臺(tái)打入式鋼管樁土塞深度測(cè)試裝置，這種裝置可以應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試打樁過(guò)程及打樁結(jié)束后海洋平臺(tái)鋼管樁內(nèi)土塞高度。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)是它是在開(kāi)ロ鋼管樁的管體內(nèi)外分別置有兩個(gè)重量不同的球，管體內(nèi)為重球，管體外為輕球，兩個(gè)球通過(guò)ー根繞過(guò)管體頂部的柔性鋼絲繩相連，管體外壁上設(shè)有高度標(biāo)注；重球、輕球和鋼絲繩的重量應(yīng)保證柔性鋼絲繩始終處于拉緊狀態(tài)。、[0009]優(yōu)選要求輕球的重量至少等于鋼絲繩的重量，保證輕球能拉緊柔性鋼絲繩；重球重量在減去海水浮力后仍大于輕球的重量，保證重球始終沉在管體內(nèi)的海底泥面上井能拉緊柔性鋼絲繩；鋼絲繩的長(zhǎng)度應(yīng)保證打樁前和結(jié)束后輕球始終處于海水面以上。利用上述裝置測(cè)試鋼管樁中土塞高度的方法如下第一歩在打樁開(kāi)始前，將重球置于管體內(nèi)，輕球置于管體外，重球靠自身重力下落到海底泥面上，此時(shí)記錄管體外輕球的初始標(biāo)高，用b表示；第二步打樁開(kāi)始，開(kāi)ロ鋼管樁在被打入土層的過(guò)程中，管內(nèi)形成土塞，其泥面標(biāo)高會(huì)發(fā)生變化，重球的標(biāo)高隨之變化，輕球標(biāo)高也發(fā)生變化，在管體外壁的高度標(biāo)注上顯示出即時(shí)標(biāo)聞，打粧完成記錄最終標(biāo)聞，用c表不；第三歩通過(guò)打樁前后管外輕球的兩次標(biāo)高，計(jì)算出管體內(nèi)土塞相對(duì)于管外泥面線(xiàn)的高度，計(jì)算公式如下a = b-c-d其中 a表示管內(nèi)土塞相對(duì)管外泥線(xiàn)的高度，負(fù)值表示低于管外泥面線(xiàn)，正值表示高于管外泥面線(xiàn)；d表示鋼管樁的貫入深度；可通過(guò)水面線(xiàn)處打樁前后的標(biāo)高獲得。下面根據(jù)本實(shí)用新型的工作機(jī)理說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在打樁過(guò)程中，管內(nèi)重球在重力作用下隨土塞移動(dòng)，從而拖動(dòng)管外輕球上下移動(dòng)，記錄輕球前后標(biāo)高，即可計(jì)算出管內(nèi)土塞相對(duì)管外泥面線(xiàn)的高度，反映出打樁過(guò)程的土塞效應(yīng)。總之，本實(shí)用新型為打入式鋼管樁內(nèi)土塞的高度檢測(cè)提供了一種精確的測(cè)試裝置，為設(shè)計(jì)者對(duì)打入式樁基的土塞狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷提供了依據(jù)，解決了長(zhǎng)期以來(lái)人們一直渴望解決但始終未能解決的技術(shù)難題，其積極效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了現(xiàn)有技術(shù)，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及打樁前的示意圖；圖2是本實(shí)用新型打樁后的示意圖，圖中以土塞低于海底泥面線(xiàn)為例。圖中ト管體，2-重球，3-輕球，4-鋼絲繩，5-高度標(biāo)注，6-土塞。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)是它是在開(kāi)ロ鋼管樁的管體I內(nèi)外分別置有兩個(gè)重量不同的球，管體內(nèi)為重球2，管體外為輕球3，兩個(gè)球通過(guò)ー根繞過(guò)管體頂部的柔性鋼絲繩4相連，管體I外壁上設(shè)有高度標(biāo)注5，要求輕球3的重量至少等于鋼絲繩4的重量，保證輕球3能拉緊柔性鋼絲繩4 ;要求重球2的重量在減去海水浮力后仍大于輕球3的重量，保證重球2始終沉在管體內(nèi)的海底泥面上井能拉緊柔性鋼絲繩4 ;柔性鋼絲繩4的長(zhǎng)度應(yīng)保證打樁前和結(jié)束后輕球3始終處于海水面以上。利用上述裝置測(cè)試鋼管樁中土塞高度的方法如下第一歩在打樁開(kāi)始前,將重球2置于管體I內(nèi)，輕球3置于管體Iタト,重球2靠自身重力下落到海底泥面上，此時(shí)記錄管體外輕球的初始標(biāo)高，用b表示，如圖I所示的b ；第二步打樁開(kāi)始，開(kāi)ロ鋼管樁在被打入土層的過(guò)程中，管內(nèi)形成土塞6，其泥面標(biāo)高會(huì)發(fā)生變化，重球2的標(biāo)高隨之變化，輕球3隨著管體I下移和重球2變化而變化，在管體外壁的聞度標(biāo)注5上顯不出即時(shí)標(biāo)尚，打粧完成記錄最終標(biāo)尚，用c表不，如圖2所不的C ;第三步通過(guò)打樁前后管外輕球3的兩次標(biāo)高，計(jì)算出管體內(nèi)土塞6相對(duì)于管外泥面線(xiàn)的高度，計(jì)算公式如下a = b-c-d其中a表示管內(nèi)土塞6相對(duì)管外泥線(xiàn)的高度，負(fù)值表示低于管外泥面線(xiàn)，正值表示高于管外泥面線(xiàn)； d表示鋼管樁的貫入深度，如圖2所示的d，可通過(guò)水面線(xiàn)處打樁前后的標(biāo)高獲得。
權(quán)利要求1.ー種海洋平臺(tái)打入式鋼管樁土塞深度測(cè)試裝置，其特征在于，它是在開(kāi)ロ鋼管樁的管體內(nèi)外分別置有兩個(gè)重量不同的球，管體內(nèi)為重球，管體外為輕球，兩個(gè)球通過(guò)ー根繞過(guò)管體頂部的柔性鋼絲繩相連，管體外壁上設(shè)有高度標(biāo)注；重球、輕球和鋼絲繩的重量應(yīng)保證柔性鋼絲繩始終處于拉緊狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求I所述的測(cè)試裝置，其特征在于，要求輕球的重量至少等于鋼絲繩的重量，保證輕球能拉緊柔性鋼絲繩；要求重球重量在減去海水浮力后仍大于輕球的重量，保證重球始終沉在管體內(nèi)的海底泥面上井能拉緊柔性鋼絲繩；鋼絲繩的長(zhǎng)度應(yīng)保證打樁前和結(jié)束后輕球始終處于海水面以上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種海洋平臺(tái)打入式鋼管樁土塞深度測(cè)試裝置，它是在開(kāi)口鋼管樁的管體內(nèi)外分別置有兩個(gè)重量不同的球，管體內(nèi)為重球，管體外為輕球，兩個(gè)球通過(guò)一根繞過(guò)管體頂部的柔性鋼絲繩相連，管體外壁上設(shè)有高度標(biāo)注；重球、輕球和鋼絲繩的重量應(yīng)保證柔性鋼絲繩始終處于拉緊狀態(tài)。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試打樁過(guò)程及打樁結(jié)束后海洋平臺(tái)鋼管樁內(nèi)土塞高度，為打入式鋼管樁內(nèi)土塞的高度檢測(cè)提供了一種精確的測(cè)試裝置，為設(shè)計(jì)者對(duì)打入式樁基的土塞狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷提供了依據(jù)。
文檔編號(hào)E02D33/00GK202519712SQ20122007646
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者張玉哲, 王騰, 管志川 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)