海洋工程
海上风电静力触探勘察解决方案
发布时间:2019-06-14

近些年来,世界各国海上风电快速兴起。在海上风电场的选址、勘察、建设过程中,静力触探技术是不可缺少的最重要的技术手段。通过静力触试验得到的数据,可用于风机基础的设计,可用于打桩可打性的判断,也可用于海底输电线路走向的选则。与其它各种勘察技术相比,静力触探更经济、更高效、数据更可靠,受到了广泛的欢迎,是海上风电项目中不可缺少的勘察手段。

 

由于海上施工条件复杂,与陆地静力触探相比,在海上开展静力触探试验难度相对较大。目前在海上开展静力触探试验的方法主要有四种:

  • 平台式静力触探(Platform CPT)

  • 近岸式静力触探(Nearshore CPT )

  • 海床式静力触探(Seabed CPT)

  • 孔下静力触探(Downhole CPT)

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平台式静力触探(Platform CPT)

平台式静力触探是指利用自升式平台在海上搭建一个平台,将平台稳定地固定在海床上,然后就可以像在陆地上一样开展静力触探试验。贯入仪位于平台上,利用平台或平台上的堆载物提供反力,将静力触探探头贯入海底。

这种方法是最传统的海上静力触探方法,设备成本低,易于操作,工作简单,数据质量好。缺点是工作效率低,搭建一个稳定的平台需要耗费很长时间,而且从一个测点转移到另一个测点,也要耗费大量的时间,工作效率非常低,前期虽然在设备投入上节省了很多资金,但是由于工作效率低,后期会花费大量的人力物力。平台式静力触探适用的水深不大,一般为20-30m
 

02

近岸式静力触探(Nearshore CPT)

近岸式静力触探是在平台式静力触探基础上改进的一种试验方法。近岸式静力触探是在岸边或者大型船舶的一侧,搭建一个平台,然后开展静力触探试验。利用大型起吊设备,将一个反力装置放到海底,贯入仪位于平台之上,通过套管将贯入仪与海底反力装置连接在一起,利用贯入仪将静力触探探头贯入海底,对海床进行测试。

这种方法与平台式静力触探相比,提高了工作效率,在不同的测点之间可以快速移动、快速部署。近岸式静力触探一般适用的水深为30-50m

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海床式静力触探(Seabed CPT)

为了进一步提高海洋静力触探的效率,工程人员研发出了海床式静力触探系统。海床式静力触探大大提高了海上静力触探的效率,而且适用的水深也很大,最大已经可以适用于4000m深海。海床式静力触探是在水面上将探杆、探头全部连接上,整体调放到海底,海底的贯入仪与船上采集控制设备利用脐带缆相连接,在船上对海底贯入仪进行控制,将探头贯入海底,实现对海底的探测。这种方式,工作效率高,受海况影响较小,数据质量高。反力由贯入仪提供,最大可达20t。

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孔下静力触探(Downhole CPT)

孔下静力触探,也称作“随钻静力触探”或“钻孔静力触探”,它是一种不连续静力触探试验方法,需要与钻机相结合。

孔下静力触探工作过程是:利用钻机对海床底部进行钻孔,然后将静力触探探头放到孔底,利用液压推动静力触探探头对海床进行探测,探头一次的行程一般为1.5m或3m,然后取回探头,再钻孔,再将探头放入孔中进行静力触探测试,如此反复。试验过程中,也可以将探头换成取样器,对海底进行取样。孔下静力触探每次行程只有1.5m或3m,是一种不连续的静力触探,但是它也有适用价值。它可以贯入到海床中较大的深度,可达200m-250m。如果遇到岩石层,可以利用钻机穿透以后,再进行静力触探试验。它可以结合其它方法,将取样器放入孔中,对孔底进行取样。

 

对于以上提到的这四种方法,静力触探技术起源厂家荷兰Geomil均研发出了相关产品,满足不同海上风电静力触探勘察项目的需求,提供“交钥匙”的解决方案。

 

Geomil FOX-200独立贯入设备是一套多功能的,应用广泛的设备。最大贯入力为200kN。该设计提供了充分的保护,有两个液压缸防护罩,这样就消除了损坏汽缸活塞进而导致液压泄漏的风险。

 

SHARK近岸静力触探系统(水下自由升降装置),它能够执行高精度的不受海洋环境反复影响的CPT(U)静力触探试验。

SHARK系统主要适用于近岸和近海CPT项目。探测的水深从2到30米。非常适合应用于港口、航道、海峡项目等。

SHARK系统操作相当简便,在一般的海事运载工具上都能运用。如果运载工具上没有足够的月池可用,设置在驳船一侧的悬臂框架也能安装SHARK系统。

 

MANTAR海床静力触探(CPT)系统为Geomil开发的快速、精确测试离岸海底土质条件的最新一代静力触探(CPT)系统。

MANTA可以在500米以上水深的近岸环境中使用,最大可以在2,000米水深的离岸环境中使用。可以安装在驳船或平台上,设计灵活,功能强大。

 

Geomil开发了一种“近岸可伸缩连续钻进装置”简称“ORCA”系统。该系统包括一套测井电缆(WL)工具和它们的甲板支撑装置(船或平台)。

简而言之,ORCA系统主要是从钻孔底部获取岩土工程数据。经过岩土测试和取样,钻探继续前进,ORCA装置随之循环采集数据,直到最终钻探深度为止。

目前标准版的ORCA系统设计深度可达500米,能够与GEOBORE-S钻杆或类似型号的钻杆配合使用,同时本系统也适应其它型号钻杆(如BL PQ - API 6 5/8)的要求。

 

更多海上风电静力触探勘察设备信息,请联系欧美大地

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