【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电筒形基础领域，具体涉及海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统及其方法。
技术介绍
1、海上风电筒型基础是一种底部开口，顶部密封的圆筒形型式，其直径通常为25～40m。与传统的桩基础以及墩式基础相比具有更好的抗倾覆承载性能，并且筒型基础具有安装便捷、施工周期短、可回收等诸多优点。
2、目前，筒型基础在工作时长期受到海流的冲刷作用，通过现有数据观测表明在紧靠筒型基础的周围会存在冲刷坑。冲刷坑的形成会导致土体对桩基的约束作用减弱，甚至引发筒型基础倾覆的危险，因此有必要对桩基周围的冲刷坑进行自动检测和治理加固。
3、中国专利申请公布号cn113123376b提出了用于桩基冲刷形态检测和治理加固的方法，主要针对小直径单桩，但筒型基础的直径是该单桩直径的4～5倍，如果采用该方案，则需要利用冲刷坑形态检测设备探测更多的冲刷坑形态，还需要打更多数量的振冲高压桩和旋喷桩才能对冲刷坑进行检测和治理加固，费时费力。
4、因此，亟需提出一种新的方案来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统及其方法，来解决现有技术中针对大直径的筒形基础，需要利用冲刷坑形态检测设备探测更多的冲刷坑形态，打更多数量的振冲高压桩和旋喷桩，造成费时费力的问题。
2、本专利技术提供了一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，包括海上风电筒型基础、冲刷监测装置、信号采集仪、信号传输模块、陆上集控中心、冲刷修复装置和灌
3、所述冲刷监测装置包括多组设置在海上风电筒型基础的外筒壁的土压力计组，用于实时测试筒周土体传递的土压力；
4、所述信号采集仪与土压力计组电连接，用于实时接收和传输所述土压力计组的数据信号；
5、所述信号传输模块用于将所述信号采集仪的数据信号传输到陆上集控中心；
6、所述灌浆自动测控平台舱分别与陆上集控中心和冲刷修复装置电连接，用于接收冲刷坑的具体位置，并开启冲刷修复装置对冲刷坑进行修复；
7、所述冲刷修复装置固定设置在外筒壁的四周，通过预拌流态固化土预拌流态固化土对冲刷坑进行修复填平。
8、进一步地，所述土压力计组包括沿外筒壁外表面环形布置的上下两组，其中位于上方的多个第一土压力计设置在泥面处，位于下方的多个第二土压力计设置在泥面以下1m处。
9、进一步地，同组相邻两个土压力计之间的间距为2～4m。
10、进一步地，所述海上风电筒型基础包括位于中间位置的立柱、多根斜撑和固定设置在立柱下方的外筒壁，以及从上到下依次套设在所述立柱外侧的外平台和环板，单根所述斜撑的一端固定设置在环板和立柱上，另一端固定设置在外筒壁的上表面，所述灌浆自动测控平台舱固定设置在外平台上。
11、进一步地，所述冲刷修复装置包括依次连接的储浆桶、输浆总管路、多个输浆支路和多根出浆管，多个所述输浆支路分别对应设置在单根斜撑上，所述储浆桶设置在灌浆自动测控平台舱内，所述输浆总管路一端连接至储浆桶，所述输浆总管路的另一端连接至多个输浆支路，所述输浆总管路固定设置在立柱外侧，所述外筒壁上固定设置有用于放置出浆管的固定支架，所述出浆管为筒形结构，所述出浆管上设置有多个喷浆口部。
12、进一步地，所述喷浆口部包括设置在单个出浆管侧面底部的第一喷浆口部、第二喷浆口部和第三喷浆口部，以及两个底面的第四喷浆口部，所述第一喷浆口部和第三喷浆口部的中心轴线与出浆管的竖直轴截面的角度均为45～75°，所述第二喷浆口部位于出浆管侧面的正下方，相邻所述第一喷浆口部与第二喷浆口部的间距为200～300mm。
13、进一步地，所述输浆总管路、输浆支路和出浆管内均设置有电动止浆阀，所述电动止浆阀与信号采集仪电连接，通过信号采集仪采集到的土压力计组的数据信号来控制电动止浆阀的开启与关闭。
14、进一步地，所述信号采集仪配有多个并行采集通道，所述信号传输模块包括光电转换器、采集电脑和控制机柜，所述信号采集仪通过在外筒壁内部预埋电缆连接至土压力计组，所述信号采集仪通过电缆分别与采集电脑和光电转换器电连接，所述采集电脑和光电转换器通过光纤接入风机底塔中的控制机柜，所述控制机柜通过海底电缆将数据信号传输至海上升压站，所述通过海底电缆将数据信号传输至陆上集控中心。
15、本专利技术还提供一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统的方法，包括以下步骤：
16、利用第一土压力计和第二土压力计分别对外筒壁的泥面处和泥面以下1m处进行筒周土压力实时监测；
17、通过信号采集仪实时采集和传输各组土压力计组的数据信号；
18、陆上集控中心通过信号传输模块接收所述信号采集仪的数据信号；
19、当陆上集控中心观测到单个第一土压力计泥面处的土压力从初始值降为零，当对应点处泥面以下1m处的第二土压力计减小到与所述第一土压力计的初始值相同时；
20、陆上集控中心通过海底光缆对灌浆自动测控平台舱下发修复指令，然后冲刷修复装置开启对应位置的电动止浆阀对该处冲刷坑进行修复，当陆上集控中心观测到第一土压力计的筒周土压力不再为零且持续5～10s，则立即关闭对应位置的电动止浆阀，灌浆自动测控平台舱停止出浆，该处冲刷坑修复完成；
21、利用回浆泵回收管道的余浆或者高压水泵冲洗管路。
22、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
23、1、本专利技术的系统通过设置冲刷监测装置、信号采集仪、信号传输模块、陆上集控中心、冲刷修复装置和灌浆自动测控平台舱，在海上风电筒型基础的外筒壁的土压力计组，利用土压力计组实时接收筒周土体传递的土压力信号，来检测冲刷坑的具体位置和修复情况，通过冲刷修复装置来对冲刷坑进行实时修复，通过这整套自动检测修复系统可以对紧靠筒形基础的冲刷坑进行实时检测和修复，避免了冲刷坑的形成会导致土体对桩基的约束作用减弱，甚至引发筒型基础倾覆的危险；
24、2、本专利技术的系统通过沿外筒壁外表面环形布置的上下两组，其中位于上方的多个第一土压力计设置在泥面处，位于下方的多个第二土压力计设置在泥面以下1m处，通过两组土压力计组的读数，来实时确定冲刷坑的具体位置和修复情况；
25、3、本专利技术的系统通过在出浆管底部和侧端设置多个喷浆口部，方便快速准确地利用预拌流态固化土预拌流态固化土对冲刷坑进行填平工作；
26、4、本专利技术的方法通过第一土压力计、第二土压力计、冲刷监测装置、信号采集仪、信号传输模块、陆上集控中心、冲刷修复装置和灌浆自动测控平台舱来对冲刷坑进行实时监控和修复，避免了冲刷坑的形成会导致土体对桩基的约束作用减弱，甚至引发筒型基础倾覆的危险。
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1.海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：包括海上风电筒型基础(1)、冲刷监测装置、信号采集仪、信号传输模块、陆上集控中心、冲刷修复装置和灌浆自动测控平台舱(4)；
2.根据权利要求1所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述土压力计组(2)包括沿外筒壁(14)外表面环形布置的上下两组，其中位于上方的多个第一土压力计(21)设置在泥面处，位于下方的多个第二土压力计(22)设置在泥面以下1m处。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：同组相邻两个土压力计之间的间距为2～4m。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述海上风电筒型基础(1)包括位于中间位置的立柱(11)、多根斜撑(13)和固定设置在立柱(11)下方的外筒壁(14)，以及从上到下依次套设在所述立柱(11)外侧的外平台(15)和环板(12)，单根所述斜撑(13)的一端固定设置在环板(12)和立柱(11)上，另一端固定设置在外筒壁(14)的上表面，所述灌浆自动测控平
5.根据权利要求4所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述冲刷修复装置包括依次连接的储浆桶(31)、输浆总管路(32)、多个输浆支路(33)和多根出浆管(34)，多个所述输浆支路(33)分别对应设置在单根斜撑(13)上，所述储浆桶(31)设置在灌浆自动测控平台舱(4)内，所述输浆总管路(32)一端连接至储浆桶(31)，所述输浆总管路(32)的另一端连接至多个输浆支路(33)，所述输浆总管路(32)固定设置在立柱(11)外侧，所述外筒壁(14)上固定设置有用于放置出浆管(34)的固定支架(141)，所述出浆管(34)为筒形结构，所述出浆管(34)上设置有多个喷浆口部(341)。
6.根据权利要求5所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述喷浆口部(341)包括设置在单个出浆管(34)侧面底部的第一喷浆口部(341a)、第二喷浆口部(341b)和第三喷浆口部(341c)，以及两个底面的第四喷浆口部(341d)，所述第一喷浆口部(341a)和第三喷浆口部(341c)的中心轴线与出浆管(34)的竖直轴截面的角度均为45～75°，所述第二喷浆口部(341b)位于出浆管(34)侧面的正下方，相邻所述第一喷浆口部(341a)与第二喷浆口部(341b)的间距为200～300mm。
7.根据权利要求6所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述输浆总管路(32)、输浆支路(33)和出浆管(34)内均设置有电动止浆阀(35)，所述电动止浆阀(35)与信号采集仪电连接，通过信号采集仪采集到的土压力计组(2)的数据信号来控制电动止浆阀(35)的开启与关闭。
8.根据权利要求4所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述信号采集仪配有多个并行采集通道，所述信号传输模块包括光电转换器、采集电脑和控制机柜，所述信号采集仪通过在外筒壁(14)内部预埋电缆连接至土压力计组(2)，所述信号采集仪通过电缆分别与采集电脑和光电转换器电连接，所述采集电脑和光电转换器通过光纤接入风机底塔中的控制机柜，所述控制机柜通过海底电缆将数据信号传输至海上升压站，所述通过海底电缆将数据信号传输至陆上集控中心。
9.利用如权利要求1～8任一所述的海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：包括海上风电筒型基础(1)、冲刷监测装置、信号采集仪、信号传输模块、陆上集控中心、冲刷修复装置和灌浆自动测控平台舱(4)；
2.根据权利要求1所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述土压力计组(2)包括沿外筒壁(14)外表面环形布置的上下两组，其中位于上方的多个第一土压力计(21)设置在泥面处，位于下方的多个第二土压力计(22)设置在泥面以下1m处。
3.根据权利要求2所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：同组相邻两个土压力计之间的间距为2～4m。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述海上风电筒型基础(1)包括位于中间位置的立柱(11)、多根斜撑(13)和固定设置在立柱(11)下方的外筒壁(14)，以及从上到下依次套设在所述立柱(11)外侧的外平台(15)和环板(12)，单根所述斜撑(13)的一端固定设置在环板(12)和立柱(11)上，另一端固定设置在外筒壁(14)的上表面，所述灌浆自动测控平台舱(4)固定设置在外平台(15)上。
5.根据权利要求4所述的一种海上风电筒形基础冲刷坑自动监测修复系统，其特征在于：所述冲刷修复装置包括依次连接的储浆桶(31)、输浆总管路(32)、多个输浆支路(33)和多根出浆管(34)，多个所述输浆支路(33)分别对应设置在单根斜撑(13)上，所述储浆桶(31)设置在灌浆自动测控平台舱(4)内，所述输浆总管路(32)一端连接至储浆桶(31)，所述输浆总管路(32)的另一端连接至多个输浆支路(33)，所述输浆总管路(32)固定设置在立柱(11)外侧，所述外筒壁(14)上固定设置有用于放置出...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶铁铃，吴司洲，喻飞，甘乐，邹尤，汪顺吉，张成，马思腾，姜军倪，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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