灘海陸岸平臺在線安全監(jiān)測技術(shù)研究

1、<p>　　灘海陸岸平臺在線安全監(jiān)測技術(shù)研究</p><p>　　摘 要：應(yīng)用自動化測控技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對灘海陸岸平臺形變指標(biāo)的實時監(jiān)測，開發(fā)集施工控制、安全運營于一體的灘海陸岸平臺在線監(jiān)測技術(shù)，消除了人工監(jiān)測的短板，對于及時掌握灘海陸岸平臺安全預(yù)警信息，實現(xiàn)灘海油田安全、科學(xué)開發(fā)意義重大。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：灘海陸岸平臺 安全 在線監(jiān)測 </p>

2、<p><b>　　一、引言 </b></p><p>　　隨著我國東部油田相繼進入開發(fā)中后期，環(huán)渤海灣水深0-5m的灘海地區(qū)已經(jīng)成為東部油田重要的產(chǎn)量接替陣地。目前，建設(shè)離岸灘海陸岸平臺是灘海油田的有效開發(fā)方式，但由于灘海陸岸平臺處于復(fù)雜的海洋環(huán)境中，長期受到風(fēng)浪、潮流、海冰、風(fēng)暴潮和地震等多種海洋動力環(huán)境因素的共同影響，在建設(shè)和運營過程中，容易造成圍堤防護層破壞以及島體滑移、沉

3、降、斷裂等結(jié)構(gòu)異常變形，因此必須通過安全監(jiān)測及時獲取信息，對各種災(zāi)害進行預(yù)警和反演分析。 </p><p>　　二、灘海陸岸平臺安全監(jiān)測問題 </p><p>　　目前，國內(nèi)對于灘海油田灘海陸岸平臺安全監(jiān)測主要方式是人工定期監(jiān)測，而且監(jiān)測工作的開展側(cè)重在灘海陸岸平臺運營期，這種傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方式存在以下問題： </p><p>　　外業(yè)受海況條件影響較大，存在較大安

4、全風(fēng)險。 </p><p>　　監(jiān)測數(shù)據(jù)采集周期長，不連續(xù)，誤差大。 </p><p><b>　　自動化程度低。 </b></p><p>　　三、灘海陸岸平臺在線安全監(jiān)測技術(shù)研究 </p><p>　　灘海陸岸平臺主要由島壁、島芯及防護組成，監(jiān)測內(nèi)容確定為表層沉降、測斜和孔隙水壓力。 </p><

5、p><b>　　1.表層沉降 </b></p><p>　　施工開始前設(shè)一個穩(wěn)定的水準(zhǔn)基點，作為測量參考點。水準(zhǔn)點定期進行校核；根據(jù)設(shè)計要求在島面上設(shè)置沉降觀測點； 采用可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集的振弦式靜力水準(zhǔn)儀。測試系統(tǒng)組成見圖2-1，振弦式靜力水準(zhǔn)儀見圖2-2。 </p><p>　　圖2-1 靜力水準(zhǔn)系統(tǒng) </p><p>　　圖2-2

6、 振弦式靜力水準(zhǔn)儀 </p><p>　　該系統(tǒng)的特點是，采用電渦流傳感原理，通過連通管連接基準(zhǔn)水箱和安裝在待測點的容器，將測點垂直位移通過連通管轉(zhuǎn)變成測點水頭（壓力）的變化，再通過感應(yīng)波紋管轉(zhuǎn)換成微小位移傳遞給固定位置的電渦流傳感器，這些轉(zhuǎn)換均通過恒彈性體（或線性傳遞）實現(xiàn)。該系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)全部接觸埋設(shè)介質(zhì)的零部件均采用耐海水腐蝕材質(zhì)制成，包括信號電纜護套。測量時以數(shù)字式的標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出，轉(zhuǎn)換成測點高

7、程。 </p><p><b>　　2.測斜 </b></p><p>　　按設(shè)計要求在島面的四周設(shè)置深層位移（測斜）監(jiān)測點。測斜儀的工作原理見圖2-3，測斜的水平位移按式（1）、（2） 計算。 </p><p>　　δ=∑Δi （1） </p><p>　　Δi=LsinΔθi （2） </p><

8、p>　　圖2-3測斜儀的工作原理 </p><p>　　儀器組成（結(jié)構(gòu)形式）見圖2-4。 </p><p>　　圖2-4孔內(nèi)導(dǎo)向安裝式固定傾斜儀 </p><p>　　采用鉆孔埋設(shè)法，鉆機成孔至所需標(biāo)高，埋設(shè)測斜管，測斜管連接時導(dǎo)槽要相通，而且管連接處及管端均需封緊，十字槽一軸對準(zhǔn)潛在的水平位移主方向（即垂直灘海陸岸平臺方向）；測斜管埋設(shè)后，需在鉆孔與測斜管之

9、間填充與地基土相近的材料使之密實，以確保測斜管與地基變形的完全響應(yīng)；測斜管設(shè)置好后，在管中安置固定式測斜儀，間距3m一只，每管設(shè)置10只，每只固定式測斜儀均由導(dǎo)線從一頭引出，集中至遠端固定集線箱中。集線箱設(shè)置一個發(fā)射站內(nèi)，然后通過有線或無線傳輸?shù)姆椒▊魉椭帘O(jiān)控室。整個測試系統(tǒng)由固定式測斜儀、電壓數(shù)字輸出模塊、485-232集線器模塊、電源模塊、無線傳輸終端、防水機箱以及防雷擊裝置組成。據(jù)程序設(shè)置定期采集傳感器數(shù)據(jù)并通過無線傳輸終端傳送到

10、監(jiān)控中心。 </p><p><b>　　3.孔隙水壓力 </b></p><p>　　按設(shè)計要求在島面上設(shè)置孔隙水壓力觀測點?？紫端畨毫τ嬄裨O(shè)先在室內(nèi)進行儀器的檢驗，即孔壓計率定，有水壓條件下頻率～壓力率定結(jié)果，各測頭率定結(jié)果應(yīng)有良好的重復(fù)性；選擇測頭量程，根據(jù)測點的靜水頭和可能出現(xiàn)的超靜水壓力最大組合選擇，量程一般選擇最大組合的1.5～2.0倍，并兼顧測頭安全和靈

11、敏度。 </p><p>　　測頭埋設(shè)前需置于盛水容器中浸泡至飽和不少于24小時，直至安裝到達設(shè)計位置始終不得脫水，在孔隙水壓力計外側(cè)需包扎反濾層；孔隙水壓力計埋設(shè)采用鉆孔法，搭設(shè)工作平臺，在工作平臺上用鉆機進行鉆孔，將孔隙水壓力計埋入鉆孔中，周圍回填透水填料（中粗砂等），上下兩個孔隙水壓力計之間應(yīng)有高度不小于1m的隔水填料（直徑2cm左右的風(fēng)干粘土球）分隔，投放粘土球應(yīng)緩慢均勻，保證隔水效果，本工程粘土層厚度較

12、薄（部分粘土層厚度僅1m），孔壓計埋設(shè)難度大，部分孔壓計讀數(shù)參考使用；測試孔口同樣采用用粘土球填實封嚴(yán)，防止地表水滲入，孔口設(shè)置防護裝置及警示標(biāo)志；測試儀器電纜引出集中至發(fā)射站中，有防潮防水措施，埋設(shè)過程詳細記錄，附鉆孔柱狀圖及孔隙水壓力計埋設(shè)位置標(biāo)高，埋設(shè)結(jié)束及時測量記錄測值；逐日定時測量，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后確定初始值。觀測頻率根據(jù)施工情況確定，孔隙水壓力上升期間應(yīng)逐日定時測定。出現(xiàn)孔壓上升較大或接近控制值時，應(yīng)加大監(jiān)測密度跟蹤觀測，當(dāng)停止

13、加載一周后，地基穩(wěn)定性逐漸轉(zhuǎn)好，可減少至每2～3天觀測1次；監(jiān)測孔隙水壓力的同時必須記錄監(jiān)測斷面附近的荷載變化情況，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)結(jié)果，及時繪制孔隙水壓力～荷載～時間關(guān)系曲線。</p><p><b>　　4.遠程數(shù)控采集 </b></p><p>　　4.1數(shù)據(jù)采集與存儲 </p><p>　　將表層沉降、孔壓、測斜的測量數(shù)值分類接入智能采集裝

14、置的測量模塊，定時采集并存儲。智能采集裝置見圖2-5，智能采集裝置實物圖見圖2-6。 </p><p>　　圖2-5智能采集裝置 </p><p>　　圖2-6智能采集裝置實物圖 </p><p>　　4.2數(shù)據(jù)發(fā)射與接收 </p><p>　　將智能采集裝置的數(shù)據(jù)通無線傳輸?shù)姆绞?，將存在采集器的存儲芯片上的?shù)據(jù)由通訊模塊通過RS485、GS

15、M＼GPRS可傳輸?shù)缴衔粰C并進行處理。傳遞過程見圖2-8采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸示意圖。傳入（全國范圍內(nèi)）指定的監(jiān)測中心的計算機內(nèi)部接收存儲。。 </p><p><b>　　4.3數(shù)據(jù)處理 </b></p><p>　　在計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過計算機程序自動整理成報表和圖形，進行在線監(jiān)測。 </p><p>　　四、在線安全監(jiān)測技術(shù)優(yōu)點 </p&

16、gt;<p>　　灘海陸岸平臺安在線全監(jiān)測系統(tǒng)可以按預(yù)定的頻次自動獲得可靠、準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)，對觀測數(shù)據(jù)進行初步證實。并進行一整套自動檢測、確認傳感器和系統(tǒng)運行是否正常，實現(xiàn)實時、連續(xù)監(jiān)測。其最主要的特點為實時性，即遠程管理人員可在第一時間獲取施工過程中灘海陸岸平臺的全部沉降和位移信息，而獲取的過程是自動的，無需技術(shù)人員值守干預(yù)，尤其是適用于在惡劣海況條件下人工不能直接進行的安全采集數(shù)據(jù)，最大限度地減少勞動力，降低監(jiān)測人員風(fēng)

17、險和運營成本。 </p><p><b>　　五、結(jié)論 </b></p><p>　　灘海灘海陸岸平臺在線安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，確定了離岸深水灘海陸岸平臺的監(jiān)測指標(biāo)： 表層沉降、測斜、孔隙水壓力。系統(tǒng)達到了無人值守和動態(tài)監(jiān)測的目的。這對跟蹤灘海陸岸平臺產(chǎn)生的變形過程，進行預(yù)警和反演分析具有十分重要的意義。 </p><p><b>　　

18、參考文獻 </b></p><p>　　[1]張啟岳.土石壩觀測技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，1993：36-62. </p><p>　　[2]JTJ203-2001.水運工程測量規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2001. </p><p>　　[3]YS5229-96.巖土工程監(jiān)測規(guī)范[S].北京：中國有色金屬工業(yè)總公司，1997. <