淺海水域工程勘察鉆探方法和技術(shù)措施

摘要：通過結(jié)合工程實例，以深圳市位于廣東省中南部沿海，海岸線約230km，東臨大亞灣，西濱珠江口。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，，各項的基礎(chǔ)建設(shè)不再局限于陸地上，而發(fā)展到現(xiàn)在到的江河，湖泊，甚至海域中進(jìn)行施工，各種海岸建設(shè)項目逐漸增多，相應(yīng)的海上工程勘察項目也不斷增多，海上鉆探難度較大，工作任務(wù)更加艱巨。介紹了海域勘察項目鉆探施工的工藝技術(shù)以及一些技術(shù)難題的解決辦法，并總結(jié)出一套較實用、經(jīng)濟(jì)和安全的海上鉆探方法和技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：淺海水域;勘察鉆探方法;技術(shù)措施

中圖分類號：TS322文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-9129（2018）06-0067-02

Methods and Technical Measures of Engineering Exploration and Drilling in Shallow Water Area

GONG Xiaowu*

（Tianjin Hairun Engineering Survey Co.， Ltd.， Tianjin 300202， China）

Abstract：Based on the engineering example， Shenzhen is located in the central and southern coastal areas of Guangdong province， with a coastline of 230 km. It is adjacent to Daya Bay in the east and Pearl River Estuary to the west. With the rapid development of urban construction， all kinds of infrastructure projects are no longer confined to land， but to rivers， lakes， and even sea areas where construction is being carried out， and various coastal construction projects are gradually increasing. The corresponding offshore engineering exploration projects are also increasing， offshore drilling is more difficult， and the task is more arduous. This paper introduces the technology of drilling and construction of marine exploration project and the solutions to some technical problems， and summarizes a set of practical， economical and safe offshore projects， drilling methods and technical measures.

Keywords：Shallow water; Exploration and drilling methods; Technical measures

引用：鞏小午. 淺海水域工程勘察鉆探方法和技術(shù)措施[J]. 數(shù)碼設(shè)計， 2018， 7（6）： 67-67.

Cite：GONG Xiaowu. Methods and Technical Measures of Engineering Exploration and Drilling in Shallow Water Area[J]. Peak Data Science， 2018， 7（6）： 67-67.

引言

近十年來先后在淺海水域完成了對蛇口消防碼頭的勘察、對美視電力灣碼頭的勘察、對前灣電廠輸電線路塔基的勘察、對深圳灣公路大橋初步及施工勘察、對廣東LNG站線項目選址勘察以及對后海填海工程勘察等，通過對這些項目的勘察，總結(jié)出了很大的經(jīng)驗與教訓(xùn)，并根據(jù)實踐經(jīng)驗開發(fā)出了一套新型的淺海水域工程鉆探方法與技術(shù)。

1 ?施工前的準(zhǔn)備

海域勘探不同于陸地上的勘探，其勘探難度高，成本高，且具有很大的風(fēng)險，對勘探技術(shù)的要求也非常高。因此，在進(jìn)行海域勘探之前，必須要做好施工前準(zhǔn)備工作，具體如下：明確規(guī)劃施工位置、施工時間、勘探船只以及勘探人員，并將確定好的數(shù)據(jù)上報給相關(guān)監(jiān)督部門，申請出海施工許可證，并在報社媒體上刊登相關(guān)事宜;對海域資料進(jìn)行全面的收集，盡可能的避免在臺風(fēng)、雷雨季節(jié)進(jìn)行勘察施工;制定一套切實可行的勘探方案，并制定相應(yīng)的安全施工管理制度。

2 ?鉆探船的選擇與安裝

水深在2到20米的水域為淺海水域，在淺海水域進(jìn)行勘探施工的時候，往往都會運用水上漂浮鉆場。水上漂浮鉆場主要包括有以下幾個組成部分：船只、油桶筏、竹筏或者木筏等。通常情況下，勘探單位都不具備購買專業(yè)鉆探船的能力，因為專業(yè)鉆探船的價格非常昂貴，即便只是臨時租用，也會產(chǎn)生不菲的價格。因此我們在進(jìn)行淺海水域勘探的時候，往往那還會采用普通民船以及運輸船搭建的方式，來搭建出一個經(jīng)濟(jì)、安全的水上鉆探船。在對鉆探船的噸位進(jìn)行選擇的時候，需要根據(jù)勘探水域的實際情況來進(jìn)行，一般都是采用150噸到200噸大小的船只來進(jìn)行水域勘察。水上勘察平臺的搭建可以由兩船相連搭建，也可以由單船直接搭建，在實際搭建之前，必須要對各方面因素進(jìn)行綜合考慮，選擇最合適的搭建方式。在條件允許的情況下，盡可能采用單船搭建方式，因為單船搭建相較于雙船并聯(lián)搭建具有搭建成本低、實用性高、拆裝便捷以及靈活性強(qiáng)的特點，非常適用于淺海水域的勘察。在搭建的過程中，首先需要在船艙內(nèi)放上適量的石塊，以增加船體的重量及穩(wěn)定性，防止因船體過輕而導(dǎo)致船只在水面上不斷漂浮。在對鉆機(jī)進(jìn)行安裝的時候，應(yīng)當(dāng)安裝在船舷上，這樣能夠有效擴(kuò)大作業(yè)平臺面積，且便于勘察操作。在船身中間的甲板上，應(yīng)當(dāng)焊接一些工字鋼材，這些工字鋼材的間距應(yīng)當(dāng)在1米到2米之間，且工字鋼材應(yīng)當(dāng)超出船舷2米左右，在這些剛才上面搭設(shè)木式的鉆探平臺，平臺面積應(yīng)當(dāng)為2到7平方米。并在平臺中間部位開出一個40厘米的方形洞口。在遭遇狂風(fēng)天氣，船身搖擺不定的時候，可以利用該洞口來實現(xiàn)對套管、鉆桿的保護(hù)，盡可能的減少大風(fēng)天氣所帶來的損失。

3 ?鉆探船拋錨定位

由于海域情況不穩(wěn)定，水面波濤現(xiàn)象頻發(fā)，在進(jìn)行鉆探船拋錨定位的時候，盡可能的選擇再漲潮或者落潮的平水期，因為這個時候的水面比較平穩(wěn)，水流速度不快，非常便于鉆探船的拋錨定位，且能夠大幅縮短定位時間，同時，還能夠為后面的鉆探質(zhì)量提供有效的保障。鉆孔定位方式主要有兩種，一種是全站儀放點方式，一種是GPS定位方式，在對定位方式進(jìn)行選擇的時候，應(yīng)當(dāng)對海域情況進(jìn)行充分的考慮。一般情況下，離海岸線較近的海域鉆探定位一般都是采用全站儀放點定位方式，而距離較遠(yuǎn)的則是采用GPS定位方式。一般來說，當(dāng)定位位置距離海岸不超過3km的時候，一般都是在岸邊控制部位安裝全站儀，以達(dá)到對測孔部位的測量，測算出大概的鉆孔部位，一般來說，應(yīng)當(dāng)將定位的誤差范圍控制到10米到20米之間。我們在對天昌碼頭進(jìn)行勘察的時候，由于距離海岸比較近，且沒有太大的風(fēng)浪，因此采用的時刻全站儀放點定位方式。如果鉆探地點距離海岸超過3km的話，則應(yīng)當(dāng)選擇動態(tài)GPS定位方式來對鉆孔部位進(jìn)行精準(zhǔn)的定位。在海岸上的控制地點安裝GPS差分定位儀，以實現(xiàn)對鉆孔部位的準(zhǔn)確測量。

4 ?鉆探施工技術(shù)措施

4.1 ?水下鉆探深度測量方法

（1）剛性測量法。如果勘測水域的水深不超過4米，那么就可以采用3/4in（?19.05mm）鍍鋅鋼管來進(jìn)行標(biāo)記，沿平臺邊向海底插入，并將鉆探鋼管固定好，不僅要保證鋼管具有符合標(biāo)準(zhǔn)的垂直度，還應(yīng)當(dāng)防止平臺隨水平面升降而對鋼管標(biāo)尺產(chǎn)生影響。對鋼管標(biāo)尺的標(biāo)記刻度進(jìn)行讀取，然后再使用拴繩重物法，測量出從鉆探平臺到海底淤泥部位的深度。當(dāng)海平面上漲及下落的時候，讀出平臺面部位的鋼管標(biāo)尺刻度，然后在用讀出的數(shù)據(jù)減去插入海底鋼管的長度，以此來得出鉆探平臺到海底地面的實際深度，進(jìn)一步判斷水平面漲落幅度。

（2）柔性測量法。如果勘測水域的水深超過4米，那么可以采用?25mm鋼筋焊成圓形鋼測圈，鋼測圈的直徑要比套管大5厘米左右，并在鋼測圈兩邊焊接兩個側(cè)重體，在鋼圈上拴上撈繩以及測繩，將鋼測圈順著套管向海底延伸，直到鋼圈沉至海底淤泥面上。在這一過程中，應(yīng)當(dāng)把測繩防止在水流方向的背后，以避免水流對測量繩產(chǎn)生影響。在水平面平穩(wěn)的前提下，拉直測繩就可以得出鉆探平臺到海底地面的準(zhǔn)確距離。

4.2? 減少潮差影響的措施

（1）應(yīng)當(dāng)建立一個潮汐水位觀測站，并安排專業(yè)人員對海平面的平穩(wěn)度以及水位進(jìn)行詳細(xì)的觀測，并對觀測結(jié)果進(jìn)行記錄，盡可能的避免潮差對層位判斷產(chǎn)生影響。

（2）鉆探船定位完成后，需要下保護(hù)套管，這樣做的主要目的就是為了導(dǎo)向定位，把深入海底淤泥層的底部結(jié)構(gòu)固定牢穩(wěn)，防止潮差水流流速變化對導(dǎo)向定位準(zhǔn)確性帶來影響。

（3）在孔口與套管之間的連接部位，應(yīng)當(dāng)采用0.2米到1.2米之間的短管來進(jìn)行連接，以便于水位變化后的拆裝，從而有效避免潮差變化對施工時間產(chǎn)生影響，同時還能夠有效減輕施工人員的工作負(fù)擔(dān)。

5? 結(jié)束語

相關(guān)研究表明，在對淺海水域進(jìn)行勘察的時候，采用以上幾種勘察方法及技術(shù)措施能夠有效提高勘察效率、勘察安全性，且能夠有效節(jié)省租貸專業(yè)鉆探船的費用，勘察成本不高。因此，在進(jìn)行淺海水域勘察的時候，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對以上方法及技術(shù)措施的應(yīng)用，并不斷研究淺海水域勘察新方法以及新技術(shù)措施。

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