摘要：海上施工勘察与施工风险偏大，需顾及各项工程影响因素。基于此，文章在总结海上施工难点基础上，从海上钻探平台的选型、钻探设备的选择、钻探施工具体流程提出了海上施工的可行措施，以此为类似工程提供参考。
关键词：海上施工；钻探施工；浮平台
在我国经济稳步前行的背景下，沿海地区的港口工程大规模展开。从港口构成角度来看，码头、防波堤等均是重要结构，但其均位于海域，部分特殊工程与海岸线间隔较远，此时对勘察与施工作业提出更高要求，需通过合理的方法解决各类工程难题。
一、海上施工难点
（1）施工空间较为狭窄。不同于陆域施工环境的是，海上施工均建立在各类船舶的基础上，而船舶提供的活动空间较为狭窄，若要展开大规模施工作业难度较大。（2）自然环境复杂，潮汐、台风等尤为普遍。以潮汛期为例，海域风力普遍超过5级，浪高超过1.5m，出现此类环境时均无法展开施工作业，且海上环境具有不可预见性，随之加大了工程控制难度。（3）各类船舶与设备干扰明显。海上施工必须得到大量船舶设备的支持，若彼此之间未形成高效的协调机制，将对施工作业带来影响。（4）不利因素偏多。海上施工常常会遇到恶劣的天气条件，在此环境下，需注重对人员的培训，切实提升各工程人员的安全意识。出海人员需要佩戴救生用品，且人员不可存在晕船的问题。（5）钻孔定位难度较大，易出现孔位偏差。考虑到此问题，需在港口岸边合理布置水位观测点，安排专员负责监测工作，将海水涨、退潮数据记录好，此项工作每间隔15min便要展开一次。钻进施工前，必须分析海水涨、退潮数据，经计算后确定机台孔位标高情况，在此基础上推算实际孔深[1]。为提升孔深计算结果精确性，在钻进作业之前应当检测海水深度，可采取下放套管的方式，在套管内测得具体数据。（6）泥浆使用困难。由于海上施工环境的特殊性，需以铁板为原材料制得活动泥浆池，设置4寸吸水胶管并将其有效连接至套管三通4寸接头上，通过此方式构成泥浆循环管道。控制泥浆性能，通常情况下比重以1.1~1.2为宜，粘度20~24Pa•s，但要从钻进地层实际情况出发，合理调节参数。（7）岩、土层采样与试验难度大，现场施工人员的沟通存在实时性不足的问题。
二、平台及设备
1．海上钻探施工平台的选择
钻探施工平台是最为基础的结构，应当具备有效抵抗海潮等各类不良因素的能力，可为钻探施工提供稳定的环境，还需具备经济、安装便捷的基本原则。纵观行业现状，多以船上的“浮平台”为主。搭设“浮平台”时，对船舶设备提出较高要求，以铁驳船为宜，或使用具有较强动力的施工船。综合考虑海域水文条件以及施工现场的离岸距离，选择合适规格的船只，通常需达到15t。平台设置在船的尾部，以角铁或槽钢为原材料，经加工后形成支架并通过焊接的方式与甲板稳定连接，此结构需伸出船尾2m，在设置好的支架上安装机台木，随后铺设机台板，最终形成施工平台。考虑到安全施工环境的要求，需在平台外侧设置具有较高稳定性的扶栏。“浮平台”的优点在于能够就近租船，无需花费较长的筹备时间，节省了成本。且“浮平台”具有较好的机动性，在遇到大风浪等极端天气时，能够灵活的转移到安全场所。若设置有动力装置，还可发挥出运载工具的功能。但由于该装置浮于水面的特点，容易受到风浪的影响，因此缩短了海上施工作业时间。“工勘平台”交由造船厂建造，所得平面面积至少要达到4×6（m2）。一般风浪并不会对平台正常使用造成影响，因此通过“工勘平台”的方式可延长海上作业时间，提升了施工效率，且具备开展原位测试的条件。但是，平台移位必须得到拖船的辅助，在此方面需花费较多的成本。
2．钻探设备的确定
海上钻探设备的选型需充分考虑到钻孔深度、施工现场水位条件等因素[2]。在展开海上施工作业时，常使用到较长的套管，钻机安装到位后无需再次搬移，基于此特性，可选择具有较强动力的钻机。针对30m深度以内的钻孔，以XY-1（2）型油压钻机为宜，若钻孔深度＞50m，则对钻机性能提出较高要求，此时以XY-3型油压钻机为宜。为满足泥浆灌注需求，需合理选择泥浆泵，以BW-160型为宜。
三、钻探
1．钻孔定位及平台就位
现阶段，海上钻孔定位设备主要可分为两类，在离岸线较近的工程项目中，常使用经纬仪；在离岸线较远的区域，则选用微波定位仪，部分工程中也采用卫星定位仪。定位流程为：在现场指挥人员的调度下抛下浮标，将钻探平台置于孔位浮标处，设置锚泊系统，安排专员测量孔位并合理校正偏差，检测钻机立轴线，实际检测结果与设计孔位偏差应控制在许可范围内。在交通船的辅助下将锚抛至指定的锚位，牢牢系上锚浮后便可抛下。必须控制好锚的位置，前后锚应呈八字型。检测孔位并采取纠偏措施，收紧锚绳后便可正式施工。关于锚绳的选择，以钢丝绳为宜，规格为φ15~25mm，长度以200m以上为宜。调节锚绳位置，需与水面形成15°夹角。关于锚型的设置，常采用的是四齿锚的形式，控制好单锚重量，即50~100kg，若锚的质量偏小，将对钻船固定效果带来影响，而过重则会提升抛锚定位难度。钻探过程中，需做到均匀收放锚绳。
2．钻孔结构与护壁方式
常规开孔作业时，需要下放φ146mm套管，使其在泥面中的深度达到1m，利用夹板实现对套管的紧固处理，使其稳定置于孔口机台板上。钻进作业时采用的是合金钻头，辅以全孔泥浆护壁的方式。若遇到软土层施工环境，需使用φ108mm岩芯管，并配置取土器。值得注意的是，伴随潮水的变化，套管需要采取随之加卸，因此需要准备足量的短套管。
3．钻进取芯及取样
钻进取芯是掌握土层特性的关键手段，在工程勘察中具有积极意义。通常而言，在淤泥质土、粉土中，可选用岩芯管回转干钻进的方式；若遇到硬塑状粘性土，除了岩芯管回转的方式外，还要辅以小流量泥浆冲洗液钻进的方式，若钻进仅剩0.2m，应随即关闭泥浆泵并向其中放入钢珠。各回次进尺需建立在取样密度的基础上，二者需具有相适性，通常以1.5m为宜。采取原状土样并展开测试能够最大程度上反应施工区域内的土层实际情况。值得注意的是，不同土层对应的取样器与具体方法均不尽相同。当遇到淤泥质软土时，可使用薄壁取土器，采取的是一次性连续压入法。若遇到可塑-硬塑粘性土，此时可选用普通取土器，并辅以重锤少击法取土。钻孔过程中，为确保孔洞稳定性，需及时泥浆护壁。除此之外，海上钻探时需要严格控制好每回次的钻井深度，准确测量孔口与海底泥面的距离。
4．原位测试
现阶段，海上勘查应用最为广泛的方法无外乎三种[3]。若为标贯试验或十字板剪切试验，在实际操作中需做到及时跟管钻进，选择合适的试验点位置，应在套管下1m处。要求套管处于直立状态，避免与平台接触，在海面天气较为特殊时钻船易发生晃动，需尽可能避免套管晃动现象，以免对测试精度带来不良影响。平台就位且固定后，需要在孔口处下放套管，将其固定在平台上，此后便可在套管内展开静控试验。当出现套管直径过大的现象时，有必要在套管内设置护正器，确保探杆稳定性。
四、结束语
近海海上工程勘查难度较大，需确定明确的勘查目标，准确掌握所在海域的实际情况，注重平台与设备的选择，选取与地质条件相适应的施工工艺。需尽可能提升岩芯采取率，确保勘查结果的精确性，为海上施工作业提供指导。
参考文献
[1]丁加宏，周永，钱植芳等.海上工程钻探的几个关键技术[J].西部探矿工程，2016，（01）：12-14.
[2]陈仁兰.近岸海上钻探施工方法的探讨[J].西部探矿工程，2008，（09）：134-136.
[3]王尔觉，潘广山，胡庆辉.近海工程勘察中单道与多道地震方法对比研究[J].工程地球物理学报，2016，13（04）：502-507.
作者:胡爱彬 焦连强 单位:中交第一航务工程勘察设计院有限公司
