海上作业平台桩基监测装置的制作方法

本发明涉及海洋工程领域，特别是一种海上作业平台桩基监测装置。

背景技术：

在海上作业过程中，海上作业平台的出现为海上施工、勘探等方面提供了稳定的作业环境。为保证其基础结构的安全，则需要对其几何形态、受力状态、震动、腐蚀等进行全方面的监测。

近年来，海上工程、海上科研事业进入了新的发展阶段。而随着海上作业平台的广泛使用，频繁的作业使平台的“踩脚印”问题日益突出，严重影响作业时效及平台的结构安全。不同于一般的建筑结构，海上作业平台在运行过程中需要承受风、海浪以及水流等方面产生的荷载作用，有时甚至会受到船舶的撞击。因此，作业平台基础是否“牢靠”至关重要，桩基的入土深度与垂直状态则是影响平台基础稳定性的关键因素。现阶段最普遍的方法就是对海上作业平台基础结构在运营期进行监测，而在施工期对平台桩基的入土深度与桩基垂直度的监测则少之又少，尤其缺乏高效、便捷、精确的监测装备。

随着技术的革新，现有的仪器设备大多可以实现一种或者某种方面的监测，但是目前用于桩基入土深度和倾斜度一体化监测的装置尚不存在。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种海上作业平台桩基监测装置，结构简单，使用方便，能够高效、准确、便捷地对海上作业平台桩基施工过程中的入土深度与倾斜角度这两个关键参数进行实时监测。

本发明的技术方案是：一种海上作业平台桩基监测装置，包括支撑圆盘，其中，还包括位移传感机构、倾角传感机构和平衡机构，位移传感机构设置在支撑圆盘上，倾角传感机构通过平衡机构与支撑圆盘连接；

所述支撑圆盘由两片半圆盘拼接而成，两半圆盘之间通过数个电磁锁固定连接，组成支撑圆盘，支撑圆盘呈水平方向设置，支撑圆盘的中心设有供桩基通过的圆形通孔；

所述支撑圆盘上设有位移传感机构，位移传感机构包括位移传感器、支撑杆和测距滚轮，支撑杆朝向桩基的一侧设有测距滚轮，测距滚轮与桩基的侧壁接触，支撑杆的另一侧设有位移传感器，位移传感器上设有信号收发器；

所述平衡机构均匀分布于桩基四周，包括滑轮支撑杆和弹簧，滑轮支撑杆的底端设有支撑圆盘，滑轮支撑杆的顶端连接有倾角传感机构，滑杆支撑杆的中上部与支撑圆盘之间通过弹簧连接；

所述倾角传感机构包括钢板、倾角传感器和滚轮，钢板呈竖直方向设置，钢板的一侧侧壁与滑轮支撑杆的顶部铰接，钢板的另一侧壁上设有数个滚轮和倾角传感器，滚轮与桩基的侧壁接触，倾角传感器为无线wifi倾角传感器。

本发明中，所述支撑圆盘的环形侧面均匀间隔设置数个回收锁扣。监测完成后，可由回收锁扣上的绳索将该装置打捞出水进行回收保养。

所述支撑圆盘由两片半圆盘拼接而成，两半圆盘之间通过数个电磁锁固定连接，组成支撑圆盘。电磁锁在实现固定连接两片半圆盘的同时，也实现了将桩基放置在支撑圆盘中心的圆形通孔内。

所述支撑圆盘上在与电磁锁和位移传感机构对应的位置处均设有螺栓孔，位移传感机构和电磁锁分别通过螺栓设置在支撑圆盘上。

本发明的有益效果是：

实现了对海上作业平台钢管桩桩基的水下监测，可以获取桩基的水下入土深度和倾斜状态，从而反映海上作业平台修建过程中的几何形态，并对可能出现的平台倾斜问题进行预警，丰富了水下监测方面的技术和理论。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的使用状态结构示意图。

图中：1倾角传感器；2滑轮支撑杆；3信号收发器；4位移传感器；5回收锁扣；6桩基；7滚轮；8平衡机构；9弹簧；10支撑圆盘；11测距滚轮；12电磁锁；13支撑杆；14螺栓孔。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1所示，海上作业平台桩基监测装置包括位移传感机构、倾角传感机构、支撑圆盘10和平衡机构8。位移传感机构设置在支撑圆盘10上，倾角传感机构1通过平衡机构8与支撑圆盘10连接。

如图2所示，支撑圆盘10由两片半圆盘拼接而成，两半圆盘之间通过数个电磁锁12固定连接，组成一个完整的支撑圆盘10，支撑圆盘10呈水平方向设置。支撑圆盘10的中心设有圆形通孔，以便于桩基6通过。支撑圆盘10上在与电磁锁12和位移传感机构对应的位置处均设有螺栓孔14，位移传感机构通过螺栓设置在支撑圆盘10上，电磁锁12通过螺栓设置在支撑圆盘10上，电磁锁12在实现固定连接两片半圆盘的同时，也实现了将桩基6放置在支撑圆盘10中心的圆形通孔内。支撑圆盘10的环形侧面均匀间隔设置数个回收锁扣5，监测完成后，可由回收锁扣5上的绳索将该装置打捞出水进行回收保养。

支撑圆盘10上设有位移传感机构，位移传感机构包括位移传感器4、支撑杆13和测距滚轮11，支撑杆13朝向桩基的一侧设有测距滚轮11，测距滚轮11直接与桩基6的侧壁接触，支撑杆13的另一侧设有位移传感器4，位移传感器4上设有信号收发器3，信号收发器3可通过无线网络与工作台建立连接，传输监测数据，实现了无线信号收发，即测距滚轮11通过支撑杆13与信号收发器3连接。当桩基的前端下沉到达海底时，桩基6插入海床土体内，而由于支撑圆环10具有较大的表面积，支撑圆环10与海床土体接触后，对该装置产生阻力，使该装置贴合于海床表面而不再下沉，伴随桩基继续贯入土中，桩基与该装置产生相对位移，桩基向下运动过程中，带动测距滚轮11转动，此时位移传感器4会根据测距滚轮滚动的周数，转换为位移数据，以此来计算桩基入土深度，并通过信号收发器3将数据值发送至工作台。

位移传感机构防水性能良好，测距滚轮11耐海水腐蚀，适合中短期的水下监测，位移传感器的电源电压为dc15-36v，工作温度温度-30至85℃，测量精度可达0.5％f·s。

本实施例中设有四个平衡机构8，平衡机构8呈90°均匀分布于桩基四周，包括滑轮支撑杆2和弹簧9，滑轮支撑杆2的底端设有支撑圆盘10，滑轮支撑杆2的顶端连接有倾角传感机构，滑杆支撑杆2的中上部与支撑圆盘10之间通过弹簧9连接，以保证四个支撑机构始终保持向内与桩基6呈贴合状态。若桩基6发生倾斜时，滑轮支撑杆2顶部的倾角传感器机构产生倾斜，从而产生相应的倾角数据变化。

倾角传感机构包括钢板、倾角传感器1和滚轮7，钢板呈竖直方向设置，钢板的一侧侧壁与滑轮支撑杆2的顶部铰接，钢板的另一侧壁上设有数个滚轮7和倾角传感器1，滚轮7与桩基6的环形侧壁接触，倾角传感器1为无线wifi倾角传感器。在平衡机构8的作用下，倾角传感器的滚轮7始终与桩基呈贴合状态。当桩基6发生倾斜，倾角传感器1会随着钢板发生倾斜，此时倾角传感器1会对倾斜角度进行检测，并将测到的倾斜角度数据进行无线传输，输送至人机交互平台。

人机交互平台包括显示屏和工作台，工作台与位移传感机构和倾角传感机构的信号输出端进行无线连接，工作台接收到的测量信号通过显示屏显示。

本装置的主要目的是为了实现对海上作业平台桩基入土深度和倾斜状态的水下监测。在桩基下水之前，将该装置安装于桩基入土前端，启动电磁锁12，将支撑圆盘10拼接成为一个完整的圆，并在回收锁扣10上安装锁链，装置随桩基一同下沉至海底。如图3所示，当桩基前端下沉到达海底时，支撑圆盘10遇到海床土体后将产生阻力，使装置贴合于海床表面而不再下沉，而桩基6继续贯入土中，此时桩基6将与该装置之间产生相对位移，从而带动测距滚轮11转动。位移传感器4会根据测距滚轮11滚动的周数，转换为位移数据，从而计算得到桩基的入土深度。桩基6发生倾斜时，倾角传感器1会随着桩基6倾斜，倾角传感器1会对倾斜角度进行检测，从而得到桩基的倾斜角度。该装置使用完毕后，关闭电磁锁12，支撑圆盘分成两半圆盘，动力绞盘会拉动锁链将该装置打捞出海。

以上对本发明所提供的海上作业平台桩基监测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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