水深流急海域工程地質(zhì)勘探技術(shù)研究

牛東NIU Dong

（山東廣源巖土工程有限公司，青島 266000）

0 引言

在水深流急海域進(jìn)行工程地質(zhì)鉆探，是一項(xiàng)充滿風(fēng)險(xiǎn)、工藝復(fù)雜的野外工作，包括鉆探船與鉆機(jī)型號(hào)選擇、施工前準(zhǔn)備、施工工藝等多個(gè)方面，它關(guān)系到巖土分層、原位測(cè)試和巖土試樣的采取，關(guān)乎整個(gè)勘察工作的優(yōu)劣成敗。

1 海域和地層

施工區(qū)域位于珠山頭西南部海域，水深15～30 米；流速最大可達(dá)1.5 米/秒，其北側(cè)的魚(yú)池南山更是被當(dāng)?shù)厝朔Q“閻王鼻子”，海流變化無(wú)常，兇險(xiǎn)無(wú)比。施工海域距避風(fēng)港口十多公里，受除西北風(fēng)和北風(fēng)外其它六個(gè)方向的風(fēng)影響較大。該海域稱“珠山頭”，與“成山頭”“嶗山頭”“嵐山頭”并稱山東省“四大頭”，均以水深流急，施工條件險(xiǎn)惡著稱，歷來(lái)被視為海上施工禁區(qū)。

該海域分布的土層主要為淤泥層、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層、粉質(zhì)粘土層、粉土層、中粗砂層、碎石層和殘積土層等，其中，“閻王鼻子山”正對(duì)的西南部大部分海域由于急流沖刷，頂部直接為粉質(zhì)粘土，除20～30cm 被水泡軟的外，其下均為硬可塑～硬塑狀態(tài)，給鉆探船只拋錨定位造成較大困難。

2 鉆探船與鉆機(jī)型號(hào)選擇

船型及鉆機(jī)型號(hào)選擇對(duì)鉆探工作起著非常重要的作用，2008 年本海域鉆探的多支勘測(cè)隊(duì)伍使用了多種船型，有的船型和鉆機(jī)型號(hào)非常適宜工作環(huán)境，有的無(wú)功而返，所以，船型與鉆機(jī)型號(hào)選擇對(duì)于水深流急海域鉆探是至關(guān)重要的。共分五類船型和三類鉆機(jī)，其特點(diǎn)分別見(jiàn)表1 和表2。

表1 鉆探船型的對(duì)比分析

表2 鉆機(jī)性能參數(shù)表

通過(guò)船型的對(duì)比分析，選擇編號(hào)為2 的船型（鐵殼自航駁船，船體底部中間開(kāi)直徑1.0～1.2 米圓洞）最為合適本海域勘探。

3 鉆探施工前準(zhǔn)備

3.1 驗(yàn)潮站

驗(yàn)潮站宜選擇在施工海域內(nèi)，如果選擇在較遠(yuǎn)的港口內(nèi)，可能帶來(lái)較大誤差。曾經(jīng)做過(guò)測(cè)算對(duì)比，因合抱型港灣海水流出流入不暢，已建成的某軍港內(nèi)和離此港8 公里港外驗(yàn)潮站的潮位時(shí)差在1.5 小時(shí)左右，且潮位時(shí)間隨著離軍港的距離發(fā)生變化，由此引入較大水深誤差，最終導(dǎo)致巖土層位誤差較大。

3.2 安裝套管糾偏鋼絲繩

3.3 計(jì)劃施工時(shí)段

在水深流急海域鉆探施工需選擇施工時(shí)間，每月農(nóng)歷十五～廿和初一～初五時(shí)潮大流急時(shí)段，多次嘗試過(guò)，只有海底表層分布超過(guò)1.5 米厚淤泥地段成功完成過(guò)鉆孔，表層是硬粘土地段，均未成功過(guò)。

每月其它時(shí)段都可鉆探施工，但要充分高效利用退潮最后一小時(shí)和漲潮的第一個(gè)小時(shí)共兩小時(shí)水流很小甚至無(wú)水流的時(shí)段，我們稱為平流期，這一時(shí)段是施工最黃金的時(shí)段。因沿岸流方向在漲落潮時(shí)變化較大，易導(dǎo)致鉆探船較大位移而無(wú)法施工，故鉆探工作務(wù)必在同一個(gè)潮次完成。

鉆探船只要計(jì)算好自港口到施工海域的準(zhǔn)確時(shí)間，一般要提前在平流期前一個(gè)小時(shí)趕到預(yù)定海域，邊組織船只拋錨定位，邊下套管。在平流期前，套管應(yīng)下至海底表面，待到平流期，抓緊施工。大量實(shí)踐證明，熟練操作手一般2個(gè)小時(shí)左右可完成12～15 米土層鉆探進(jìn)尺。

3.4 安全管理

施工前宜派專人負(fù)責(zé)收聽(tīng)收看天氣和海況預(yù)報(bào)，風(fēng)力大于6 級(jí)或涌浪高于0.5 米及雨霧雷電天氣不得施工。

因春夏期間，海上濃霧天氣較多，施工前宜把施工孔位坐標(biāo)和停泊碼頭泊位坐標(biāo)輸入導(dǎo)航軟件系統(tǒng)，根據(jù)水深圖畫(huà)出安全航線。海上突然起大霧時(shí)，可利用羅盤(pán)或羅經(jīng)確定方向，根據(jù)預(yù)定安全航線順利歸港。

4 鉆探施工

4.1 海上定位

采用GPS 信標(biāo)機(jī)實(shí)時(shí)差分進(jìn)行鉆孔定位，定位誤差小于1.0 米。因水深流急，不宜拋浮漂確定鉆孔位置，可根據(jù)GPS 信標(biāo)機(jī)在電腦上顯示的船只與鉆孔位置相對(duì)關(guān)系，利用水流方向科學(xué)指揮拋錨。各型鉆探船有各自的適合錨重，理論上說(shuō)使用鋼絲繩加錨鏈效果最好，但實(shí)際并非如此。大量的實(shí)踐證明，錨鏈需要加4 米左右即可，確實(shí)起一定作用；但鋼絲繩或尼龍錨纜效果相同，關(guān)鍵因素在于錨纜長(zhǎng)度。到平臺(tái)30 米水深，錨纜長(zhǎng)度宜采用250～300米，錨纜與海底表面所稱的角度約為5.5～6°。船只定位時(shí)，應(yīng)船頭頂流上溯300 米下頂流錨，下漂250 米，距勘探點(diǎn)位50 米距離固定錨纜，在船拖動(dòng)下，錨齒緩慢插入硬粘土中，但始終要保持船只在點(diǎn)位的頂流上方一段距離。船只穩(wěn)定后在船尾部下兩口錨，離鉆孔位置10 米左右時(shí)，每松2～3 米錨纜，待穩(wěn)定后，慢慢調(diào)整到預(yù)定位置。經(jīng)過(guò)大量工程實(shí)踐，頂流一口錨下好后，再下兩口錨、三口錨差別不是很大。

4.2 水深測(cè)量和孔位監(jiān)測(cè)

4.2.1 水深測(cè)量

細(xì)胞內(nèi)蛋白的降解主要是通過(guò)泛素化過(guò)程進(jìn)行。因此，CRM1的降解過(guò)程可能與細(xì)胞內(nèi)CRM1蛋白的泛素化增強(qiáng)有關(guān)。因此，本研究進(jìn)一步通過(guò)激光共聚焦技術(shù)檢測(cè)CRM1的貨物蛋白R(shí)anBP1[19]的細(xì)胞核輸出情況。結(jié)果顯示，隨著LFS-01藥物濃度的增加，RanBP1在細(xì)胞核內(nèi)的聚集量逐漸增加（圖2顯示細(xì)胞核內(nèi)的綠色熒光逐漸增強(qiáng)），說(shuō)明CRM1的細(xì)胞核輸出功能受到抑制。并且，20 μmol/L LFS-01抑制CRM1的細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)能力與50 nmol/L陽(yáng)性對(duì)照藥物L(fēng)MB[20]相當(dāng)，約80%的RanBP1蛋白被滯留在細(xì)胞核內(nèi)（P值均＜0.01）。

水深測(cè)量對(duì)于海上鉆探至關(guān)重要，鉆具到平臺(tái)的總長(zhǎng)度減去水深與海平面至平臺(tái)之和即為鉆探深度。在靜水區(qū)域，使用水砣繩（細(xì)軟鋼絲繩加正四面體水砣）能夠保持豎直且無(wú)彈性，精度能滿足規(guī)范要求。但在水深流急海域鉆探，水砣繩因水流漂移而不能保持豎直，帶來(lái)水深誤差較大，應(yīng)采用電子水深儀進(jìn)行水深測(cè)量。曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)，在海流相對(duì)平靜的時(shí)段，水砣繩測(cè)出水深比電子水深儀測(cè)出要深0.90 米以上，當(dāng)海流大時(shí)其精度更難以保證。因水深誤差直接影響到巖土層層位精度，從而影響到鉆探深度計(jì)算精度。

水深儀要每隔半月到港灣靜水區(qū)通過(guò)水砣繩進(jìn)行校正，校正用水砣繩宜采用軟細(xì)鋼絲繩。

4.2.2 孔位監(jiān)測(cè)

在水深流急海域鉆探，鉆孔位置的GPS 信標(biāo)機(jī)監(jiān)測(cè)十分重要，在風(fēng)浪影響下，船只晃動(dòng)范圍在1～2 米范圍內(nèi)基本是安全的。如果船只位置在儀器監(jiān)控下連續(xù)向同一方向移動(dòng)，超過(guò)3 米，且不斷加大，多數(shù)已經(jīng)脫錨，必須立即停鉆后，抓緊時(shí)間拔出套管，否則容易折斷鉆具，甚至傷人。我們?cè)谒盍骷焙Ｓ蜻M(jìn)行工程地質(zhì)鉆探時(shí)，一直采用GPS 信標(biāo)機(jī)全程監(jiān)控，效果很好，既保證了施工質(zhì)量，又保護(hù)了鉆探機(jī)具和人身安全，一舉兩得。

4.3 鉆探及巖土層位劃分

套管下入硬粘土層深度不宜超過(guò)2 米，否則，起拔難度較大。淤泥類土、軟塑～軟可塑粘性土或稍密～中密粉土可采用單管單動(dòng)鉆具干鉆取芯，硬可塑～硬塑粘性土、密實(shí)粉土和砂土可采用雙管雙動(dòng)鉆具連續(xù)取芯，巖層采用單管單動(dòng)鉆具取芯。

根據(jù)取芯特征及長(zhǎng)度劃分層位。因砂土、軟土取芯率較低，分層時(shí)應(yīng)以粉土或粉質(zhì)粘土厚度為基準(zhǔn)，推算其它巖土層位及厚度。每次遇到鉆探進(jìn)尺突然加快或減慢時(shí)，應(yīng)立即量測(cè)水深，推算位置，待取上樣品后進(jìn)行分析，找準(zhǔn)原因，以確保巖土分層的合理性。

4.4 土試樣采取及原位測(cè)試

4.4.1 土試樣采取

試驗(yàn)表明，軟土采用薄壁取土器采取原狀試樣，不如采用單管單動(dòng)鉆具加上同直徑薄壁PVC 管采取的原狀試樣質(zhì)量好，原因是薄壁取土器采取的土試樣要通過(guò)機(jī)械擠出來(lái)，存在二次擾動(dòng)；而PVC 管采取的土試樣可壓入環(huán)刀，根據(jù)環(huán)刀厚度切成薄片，縱向鋸開(kāi)PVC 管，剝離出環(huán)刀，不存在二次擾動(dòng)，所以得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)薄壁取土器采取的土試樣得到的數(shù)據(jù)要更準(zhǔn)確。

采用薄壁取土器采取的硬可塑～硬塑粉質(zhì)粘土或粉土試樣，也因二次擾動(dòng)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)比厚壁取土器或單管干鉆采取土試樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)要差，鉆探時(shí)應(yīng)注意分析選用取土器類型的合理性。

采取試樣須一次性壓入，以防止船體升高時(shí)斷樣和進(jìn)水；上提取土器時(shí)宜回轉(zhuǎn)幾圈，使土樣從底端扭斷。

4.4.2 原位測(cè)試

因水深影響，鉆具長(zhǎng)度較大，容易出現(xiàn)測(cè)量誤差，故量準(zhǔn)鉆具長(zhǎng)度和水深，清凈孔底虛土，方可進(jìn)行原位測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)段長(zhǎng)度應(yīng)同在波峰或波谷狀態(tài)確定，以免引入誤差。

5 結(jié)束語(yǔ)

①水深流急海域勘探，首選應(yīng)根據(jù)海域的水深、流速和海底底質(zhì)選擇適宜船型和鉆機(jī)型號(hào)，架高鉆機(jī)，增大其立軸行程，提高工作效率。

②鉆探施工前準(zhǔn)備很重要，包括選擇驗(yàn)潮站、安裝套管糾偏鋼絲繩、選擇施工時(shí)段、收聽(tīng)天氣和海況預(yù)報(bào)，預(yù)設(shè)好安全返港航線。

③鉆探施工時(shí)，根據(jù)流速和水深，用GPS 信標(biāo)機(jī)控制適宜錨纜長(zhǎng)度和拋錨方向，迅速準(zhǔn)確定位；電子水深儀測(cè)定水深；針對(duì)不同巖土層合理使用鉆具，根據(jù)取芯疼整合長(zhǎng)度合理分層。清凈虛土后，進(jìn)行原位測(cè)試，合理選擇取土器類型高質(zhì)量采取土試樣。

總之，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砦恢谩⒑＠?、潮汐、海流及巖土層特征，結(jié)合海上勘探施工經(jīng)驗(yàn)，制定出合理鉆探施工方案，定能優(yōu)質(zhì)高效完成勘探任務(wù)。