[发明专利]海床式静力触探贯入装备及贯入方法

说明书

本发明公开了一种海床式静力触探贯入装备，包括：底座，探杆动力单元和套管动力单元。其中探杆动力单元包括四个挤压轮、位移动力结构、转动动力结构；套管动力单元包括夹紧动力结构和升降动力结构。探杆动力单元夹紧探杆向下贯入探杆，套管动力单元夹紧套管向下贯入套管。本发明将液压缸贯入套管与挤压轮贯入探杆的方式组合，实现了在一台装备上既可以下探杆又可以下套管的功能，两种贯入方式组合后的贯入力比单一的液压缸贯入或挤压轮贯入的贯入力更大，解决了海床式静力触探装备贯入力不足、无法下套管后再下探杆的问题，适合深水域和恶劣的施工环境。

技术领域

本发明涉及海洋探测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种海床式静力触探贯入装备及贯入方法。

背景技术

目前国内风电市场发展迅速，根据目前风电项目水深普遍在40 m以内，且底质均为软黏土的特性，海上风电工程一般采用将吸力锚下沉到海底一定深度的方法，吸力锚自身重力大，在淤泥质软黏土中具有良好抗拔性能，利用吸力锚将风机风电设备固定在海面。海上风电场施工需要详细了解工程区海底各土层的土质特征，求取各土层工程性质指标、确定桩基参数等。

静力触探试验作为海上工程勘察常用的原位测试手段之一，可快速、准确获得原位土体特征。静力触探是指利用压力装备将探杆贯入土层深处，获得土层物理力学特性的方法。常用的海上静力触探装备的贯入方式有：井下式、升降平台式、海床式等。其中井下式需要配套大型海洋钻机下套管，价格高昂；升降平台式适用水深有限的环境，且对风浪条件要求高；轻型海床式贯入力不足，适用于浅水域施工。

在复杂工况下，如施工场地条件恶劣，如大风，大浪，深水环境下施工，需要用重型静力触探装备先下套管再下探杆进行静力触探试验。目前国内海床式静力触探要求探测深度最深已经达到75 m，采用重型海床式静力触探装备，重型海床式静力触探装备一般采用重型基座，整体结构较为复杂，施工需要大型工程船。且现有的海床式静力触探装备无法在同一台装备上完成下套管和下探杆的操作，静力触探时需要一套下套管设备和一套下探杆设备。

发明内容

本发明提供一种海床式静力触探贯入装备及贯入方法，以轻型结构，满足需要重型海床静力触探的作业需求，适用国内沿海轻型工程船使用的要求。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种海床式静力触探贯入装备，包括：

底座，其安装在海床上，底部中心位置有预留孔；

探杆动力单元，包括：

四个挤压轮，其设置在底座上方，所述四个挤压轮呈十字形对称设置且每个挤压轮的两端面竖直放置，四个挤压轮的轮边空隙形成探杆夹紧部，所述探杆夹紧部位于所述预留孔的上方，探杆自上而下依次穿过探杆夹紧部和预留孔；

位移动力结构，其与四个挤压轮连接，所述位移动力结构驱动四个挤压轮在同一高度同步作靠近或远离的运动，使所述探杆夹紧部夹紧或松开探杆；

转动动力结构，其与四个挤压轮连接，所述转动动力结构驱动四个挤压轮在同一高度同步转动，每两个对称的挤压轮转速相同、转向相反，以带动所述探杆向上或向下运动；

套管动力单元，其位于所述探杆动力单元的下方，包括：

夹紧动力结构，其有两个相对设置的伸缩臂，两个伸缩臂间连接一个套管夹，两个伸缩臂沿水平方向同步作伸缩运动，带动套管夹夹紧或松开套管，所述套管夹形成套管的进出部，套管的进出部与探杆夹紧部对齐，所述套管自上而下依次穿过探杆夹紧部、套管夹和预留孔，所述套管内部上下贯通，所述探杆可沿轴向穿过所述套管；

升降动力结构，其驱动所述套管夹上下往复运动，带动所述套管向上或向下运动，套管夹完成一次上下运动，带动所述套管向下或向上运动。

优选的是，海床式静力触探贯入装备，还包括：