淺析馬來西亞民都魯海上詳勘方法及技術(shù)措施

王彥輝

摘要：本文介紹了馬來西亞民都魯碼頭工程海上詳堪過程中，當(dāng)?shù)劂@探的特點(diǎn)、難點(diǎn)、重點(diǎn)以及其技術(shù)措施。

Abstract： This article introduces the characteristics， difficulties， key points and technical measures of local drilling during the detailed offshore survey process of Bintulu Terminal Project in Malaysia.

關(guān)鍵詞：海域鉆探;精確性;技術(shù)措施

Key words： offshore drilling;accuracy;technical measures

中圖分類號(hào)：U442.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）11-0181-02

0? 引言

處于馬來西亞沙撈越州民都魯市沙瑪拉祖港的民都魯碼頭，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，地質(zhì)土層在-16-20m位置有一層N值超過50的硬土層，局部形成風(fēng)化深槽，地質(zhì)條件十分復(fù)雜;海上勘察作業(yè)條件比較復(fù)雜，不同海域區(qū)別較大，受海水漲落潮及海上風(fēng)浪的影響，勘探船只既要抵御風(fēng)浪，又要確保船上施工平臺(tái)及人員的安全，同時(shí)又要滿足鉆孔過程中不同地質(zhì)條件下的施工工藝要求;而且各個(gè)季節(jié)的環(huán)境條件不同，海上勘察時(shí)常受天氣影響，存在許多不穩(wěn)定因素。勘查區(qū)域均為深海區(qū)域因此對(duì)船舶要求較高，同時(shí)也減少了外業(yè)工作時(shí)間。對(duì)于場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)情況予以準(zhǔn)確有效地探明是本項(xiàng)目得以順利實(shí)施的關(guān)鍵，海上鉆探成孔的質(zhì)量會(huì)對(duì)于碼頭基礎(chǔ)的施工質(zhì)量產(chǎn)生直接性影響。為了使碼頭底部的地質(zhì)情況能夠保證真實(shí)有效，其基礎(chǔ)要素就是海上鉆探樁基鉆孔位置的精度。采用多功能駁船配合搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)鉆孔平臺(tái)的方案，配合搭設(shè)鉆孔平臺(tái)的吊機(jī)船也選用噸位大/抗風(fēng)浪能力強(qiáng)的多功能駁，有效減少風(fēng)浪影響作業(yè)時(shí)間。合理選擇勘察船只、合理安排船舶動(dòng)態(tài)和做好鉆探工藝的選擇將是本項(xiàng)目工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是本項(xiàng)工程安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成的根本保證。

1? 測(cè)量定位

本次勘察平面坐標(biāo)系統(tǒng)選用Malaysia RSO坐標(biāo)系（中央子午線115°00′）。

1.1 測(cè)量定位的方法

全部鉆孔的測(cè)量定位均選用rtk-gps進(jìn)行，進(jìn)行定位時(shí)先對(duì)岸上人員予以通知，把基準(zhǔn)站架設(shè)在控制點(diǎn)上，當(dāng)啟動(dòng)基準(zhǔn)站、電臺(tái)發(fā)射信號(hào)顯示正常后，移動(dòng)站的測(cè)量人員依據(jù)基準(zhǔn)站的點(diǎn)位、儀器高把儀器設(shè)置好后再開始進(jìn)行測(cè)量工作。

鉆探孔的定位工作按照如下主要步驟來進(jìn)行：

①定位準(zhǔn)備：依照設(shè)計(jì)孔位的坐標(biāo)、鉆探平臺(tái)的位置、錨繩的長度、水深與預(yù)拋方向（以漲、退潮水的主流方向來決定），把錨位的坐標(biāo)計(jì)算出來。

②粗定孔位：依據(jù)計(jì)算而得出的錨位坐標(biāo)，錨艇送主前錨至預(yù)定的錨位，再順?biāo)鞣较蚝叫械娇孜坏母浇２?，然后依次把左前、右前（主錨）、左后、右后錨送出至預(yù)定的錨位，呈“八”字型分布，定位誤差不超過10.0m。

③精確定位：孔位粗定后，在掌握漲、退潮流向的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)雙頻rtk顯示的實(shí)時(shí)位置，利用對(duì)講機(jī)指揮船上人員絞錨，直至鉆探平臺(tái)達(dá)到孔位。

1.2 孔口高程的測(cè)量方法

孔口高程采用gps和測(cè)深儀來進(jìn)行測(cè)量工作，通常是在定位完成以后，在風(fēng)平浪靜或平潮時(shí)期再進(jìn)行，首先采用gps來測(cè)出孔口處的平臺(tái)面高程，再把鉆探平臺(tái)到海底淤泥面位置處的深度測(cè)出來，兩者之差就是從海底淤泥面鉆孔位置處算起的鉆探深度。取樣與標(biāo)貫試驗(yàn)的深度也可采用這樣的方法來計(jì)算。

2? 工程地質(zhì)鉆探

2.1 平臺(tái)搭建

選用平板船要依據(jù)水文情況、鉆孔的深度以及鉆探設(shè)備等來予以確定，因此選用固定40T吊機(jī)平板船，長55m寬16m;所選的船舶舷寬、干舷高度適宜，船體結(jié)構(gòu)和質(zhì)量穩(wěn)定性能好，具自航能力和機(jī)械絞錨能力。此外，拋錨船要選用有機(jī)械絞錨機(jī)的機(jī)動(dòng)船。鉆探平臺(tái)為鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)（長*寬為6m*6m），平臺(tái)底部連接浮箱增加平臺(tái)在海面的浮力，下部用鋼柱加強(qiáng)支撐，鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)與鋼柱應(yīng)用鐵葫蘆連接牢固。如圖1所示。

2.2 鉆探施工技術(shù)方法

本工程按英標(biāo)規(guī)范進(jìn)行地質(zhì)鉆孔，采用旋轉(zhuǎn)鉆探清洗法鉆孔。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)為D90R，鉆探設(shè)備是由馬來西亞公司YWE制造。鉆孔的鉆探通過推進(jìn)的切割鉆頭連接下面空心鉆桿進(jìn)行。在鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，施加一個(gè)向下滲透壓力，并在壓力下泥土巖石等鉆體物質(zhì)通過中空鉆桿和通道進(jìn)入直徑76mm鉆桿底部，并通過拆卸鉆桿將其提升至取樣平臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)均在每節(jié)鉆桿（鉆桿長度1.5m）鉆孔完成后至下節(jié)鉆桿連接前的時(shí)間間隔進(jìn)行，除非現(xiàn)場(chǎng)工程師另有指示。操作人是通過用64千克跳閘自動(dòng)錘驅(qū)動(dòng)50mm直徑的標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)桿取樣，錘體的墜落高度760mm，觀察每個(gè)75mm到450mm的總滲透打擊的次數(shù)。在測(cè)試結(jié)束后，將取樣管取出，并拆除，以提供識(shí)別和分類測(cè)試代表性的樣本（樣本如圖2所示）。因此在馬來西亞當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)鉆孔經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)?shù)氐臉?biāo)貫擊數(shù)值為國內(nèi)同種類型土質(zhì)大1.5-2.0倍;標(biāo)準(zhǔn)貫入鉆孔需采用75mm的鋼套鋼進(jìn)行施工，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)不隨觸探桿的貫入深度進(jìn)行修正。

2.3 孔深校正

對(duì)所有的入孔器具，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員要保證每回次進(jìn)行準(zhǔn)確的丈量和記錄，與此同時(shí)還要進(jìn)行水深的測(cè)量與回次上余測(cè)量。每個(gè)孔在終孔前都要予以孔深的校正，本次每個(gè)孔都沒有出現(xiàn)超差。

2.4 拔管與起錨

套管起拔采用鉆機(jī)來進(jìn)行，拔起后，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行檢查并予以有序排放，便于下次鉆探操作使用。起錨順序由機(jī)長和船長負(fù)責(zé)，要依據(jù)天氣情況及潮流情況來確定。一般情況下，起錨的順序是：先邊錨后主錨，先下游錨后上游錨，將錨繩按照順序收回至鉆探平臺(tái)。

3? 質(zhì)量管理

①嚴(yán)格按照質(zhì)量體系運(yùn)行文件要求來進(jìn)行工作。首先由項(xiàng)目總工進(jìn)行指導(dǎo)，并按“工作大綱”進(jìn)行?？辈爝^程中按單孔設(shè)計(jì)要求及技術(shù)人員的指導(dǎo)執(zhí)行。遇地層異常及時(shí)反饋到項(xiàng)目總工，并通知設(shè)計(jì)人員，確定處理意見后再由項(xiàng)目總工通知到施工機(jī)組或其他作業(yè)組。

②加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。對(duì)于過程控制及過程產(chǎn)品的驗(yàn)收的工作要充分做好，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的巡檢和資料校核工作要強(qiáng)化。項(xiàng)目部技術(shù)管理組每天要進(jìn)行巡檢，且監(jiān)理人員要進(jìn)行檢查及監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有問題時(shí)要進(jìn)行及時(shí)的整改。項(xiàng)目技術(shù)管理組要多次的實(shí)行旁站式技術(shù)管理。

③所有孔首先由項(xiàng)目部進(jìn)行單孔驗(yàn)收。

④內(nèi)業(yè)整理要及時(shí)的進(jìn)行，對(duì)于所揭露的地層情況進(jìn)行分析，并和物探資料比對(duì)，對(duì)于地層變化比較大的部分要予以加密勘察。

⑤對(duì)監(jiān)理提出的問題及時(shí)整改。要召開專門技術(shù)會(huì)議來對(duì)以后的工作予以指導(dǎo)。對(duì)于整改的過程及結(jié)果都要有書面材料予以回復(fù)。

⑥院技術(shù)部在組織人員在工程結(jié)束之前要進(jìn)行野外驗(yàn)收，驗(yàn)收合格以后再轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)資料進(jìn)行整理。

⑦所有技術(shù)管理文件，主要包括指導(dǎo)文件、策劃文件、檢查及驗(yàn)收文件、施工情況等都要有書面的記錄。

為確保工程質(zhì)量可在外業(yè)工作實(shí)施前，按設(shè)計(jì)要求編制相關(guān)的勘察大綱作為工作依據(jù)，并對(duì)勘察的主要技術(shù)節(jié)點(diǎn)、注意要點(diǎn)要事先進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，要對(duì)相關(guān)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)交底。從開始到結(jié)束分解到組，落實(shí)到人，職責(zé)明確，安全、質(zhì)量、進(jìn)度管理有機(jī)結(jié)合，做到了技術(shù)管理策劃細(xì)致、網(wǎng)絡(luò)齊全、措施可行、結(jié)果有效。

4? 安全措施

①船上要設(shè)置施工作業(yè)標(biāo)志的旗幟以及信號(hào)燈，要備好救生圈及救生船在船上，工作人員一定要穿救生衣，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)要焊接鐵圍欄，夜間要配置發(fā)電機(jī)照明，以防工作人員發(fā)生不慎落水的情況。

②安排專職人員進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)的及時(shí)收聽，如遭遇風(fēng)雨、涌浪船只發(fā)劇烈擺動(dòng)時(shí)，要迅速的停鉆且要把孔內(nèi)鉆具提出;鉆船駛離至預(yù)定的安全地點(diǎn)。

5? 結(jié)束語

本工程按英標(biāo)規(guī)范進(jìn)行地質(zhì)鉆孔，得出主要參數(shù)標(biāo)貫擊數(shù)N，采用當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)公式用標(biāo)貫可以直接進(jìn)行樁基承載力驗(yàn)算。當(dāng)?shù)氐臉O限承載力計(jì)算公式為：Qu=fs×As+Qb×Ab，fs=3N且不大于100、As為樁外壁與相應(yīng)土層的接觸面積、Qb=200N且不大于10000、Ab為樁底接觸面積;抗壓樁身軸線安全系數(shù)取2，抗拔樁身軸線安全系數(shù)取4。根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)公式，需要本工程按英標(biāo)規(guī)范進(jìn)行地質(zhì)鉆孔，得出主要參數(shù)標(biāo)貫擊數(shù)N，然后可以直接進(jìn)行樁基承載力驗(yàn)算。此外采用樁可打性分析程序GRLWEAP的開發(fā)商美國GRL公司建議的公式來計(jì)算、評(píng)估選用的樁錘是否夠用，預(yù)測(cè)沉樁過程中的錘擊數(shù)及樁身動(dòng)態(tài)應(yīng)力。然后通過在試樁過程中，采用了靜載法和水平力試驗(yàn)方法，取得大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為下階段工程樁的樁長確定提供了參考依據(jù)，選定出最合適的樁長，以確定最終的樁長和沉樁標(biāo)準(zhǔn)。在開工打樁后，對(duì)碼頭部分樁基進(jìn)行PDA高應(yīng)變測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果表明樁基試驗(yàn)受力情況和采用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果相吻合，同時(shí)也證明了該工程的地質(zhì)報(bào)告與實(shí)際相符，能很好的指導(dǎo)樁長的確定以及后續(xù)打樁施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]編寫委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].三版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994.

[2]英標(biāo)規(guī)范.BS 5930：1999 “Site Investigation”.

[3]朱何文.巖溶地區(qū)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)巖心鉆探的安全控制分析[J].價(jià)值工程，2019，38（24）：41-42.