水上工程钻探方法

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[摘 要 ]工程勘察的目的,就是通过各种勘察手段,查明地质条件、不良地质作用和地质灾害,收集完整的地质资料,提出正确反映工程地质条件评价结论的勘察报告.钻探作为工程地质勘察的最直接最广泛的手段,在水上勘察中起到重要的作用,有时还可能是决定性的作用.本文将介绍作者多年从事工程勘察中水上钻探的经验和体会.

[关 键 词 ] 水上钻探 工程

[中图分类号] P634 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-10-174-1

1水上钻探的范围及特点

1.1范围

水上勘察施工的范围一般包括在江河湖海上施工,另外在水田、渔塘、沼泽地施工也可纳入水上施工范围.

1.2特点

水上施工由于受水流、风浪、潮汐的影响,与陆地施工相比,作业面小,钻孔定位较难,施工难度较大,钻进取芯难度大.而不同条件下的水上施工难度相差也很大,唯一的优越性是水源丰富.（1）在江河湖上施工,受水流、风浪、潮汐影响较大.（2）在海上施工,受潮汐、风浪影响较大.（3）在沼泽地施工,受孔位位置离沼泽地边缘的距离.（4）在鱼塘和水稻田施工,水平较为平静.

2哪些工程可能涉及水上施工

水上施工涉及到的项目可能包括港口、码头、航道、公路、铁路、管线及工业和民用建筑等所有勘察项目.港口、码头、航道等项目本身就在水上建设.公路、铁路、管线等跨越河流时必然会遇到水上施工,这些项目能还会穿越过更多的农田,还有可能穿越沼泽地.民用建筑、园林假山有时也会依山傍水而建,排灌站、水厂、工厂、发电厂的取水口都在水上,涉及水上施工.因此几乎所有的工程都有可能涉及水上施工,只是因工程的性质及地理位置不同而略有差异.

3水上施工人员、机械的承载方法

水上施工几乎所有的工程建设项目,因此水上施工就显得非常重要.水上施工时,选择人员、机械的承载方法时,应综合考虑施工区域范围、使用的施工机械、工期的长短、施工区的水流风浪大小等因素.无论采用哪种方法,安全问题都是首要考虑要素.目前通行的方法有：船载法、筏排法、栈桥法、水上挖掘机+筏排法和围堰法.

3.1船载法

这是一种运用最广的方法,广泛用于江河湖海施工中.其前提是场地能够通航,船在水面能够运行到预定的施工位置.

根据施工机械所需场地的大小及所需材料的多少,可选择单船、双船.

而根据施工孔位离岸边的远近、水位的深浅和风浪的大小,来选择船的吨位,以满足施工要求.以150型钻机为例,在没有或风浪很小的水面施工时,两条5吨的船即可满足要求.而在风浪较大的江河湖海面施工,经常使用30-50吨甚至上百吨的船舶.

单船常常为大船,一种是在船头或者船舷架设悬臂平台,这种船相对较大,一般为百吨级；另一种是专用的勘察船,在船的,开设钻孔口,用套管焊接到船甲板平面上,钻机装于甲板之上,通过开设的钻孔口套管进行施工.

双船法,船相对相小一点.用两条吨位型号相同的船,通过角钢、木质行条或钢丝缆等将两船并排捆绑为一个整体.钻机架设于两船之间进行钻探施工.

3.2筏排法

此种适用于不太深的静水面施工时使用中,没有风浪.一些适用于鱼塘和水流较缓的小河流,因不通航而不能使用船舶或虽可使用船舶但出于成本考虑,使用筏排代替船舶来施工.筏排法由于其制作比较简便、成本较低,且移动方便灵活,也被广泛采用.

筏排法根据制作材料的的不同又可分为油桶筏法、木排法、泡沫排法.其大小和使用材料的多少应根据所需提供的浮力大小计算确定.

以150型钻机为例,钻机+水泵+钻杆+工具的总重量一般约1.5吨,加上正常施工人员的重量,一般在2吨左右,钻机提钻时的起拔力约1.5吨,总荷载约3.5吨,安全系数取2时,即要额外获得7吨的浮力,才能满足安全需要.一般用180升的油桶数量是52个,用泡沫不少于7立方米,木排根据木质的密度情况确定.这些用作获得浮力的油桶、木排、泡沫等用木质行条或三角铁在施工场地附近的岸上固定邦牢,确保在施工过程中坚固可靠,然后推入水中,在岸边安装好钻机和钻塔后,再缓慢拉向孔位.

3.3栈桥法

栈桥法多适用于施工孔位靠近岸边且水位较浅时使用.其制作方法是用脚手架搭建放置钻机及工具器具的平台场地,其后即与陆地施工一样.在远离城市、交通不便的地区,也可就地选用木材架设栈桥.

3.4水上挖掘机+油桶、木排

此法适用于沼泽地施工.

在暂时没有来源回填土的情况下,先用水上挖机挖出一条水道来,再用水上筏排法施工.

3.5围堰法

围堰法多用于水稻田及浅水中施工时使用.其操作方法是用土在施工钻机周围一定范围内围成一圈土坝,排除土坝内积水后,即与陆地施工一样.

3.6回填法

此法适用于沼泽地或小面积浅水区.在场地内用回填土修筑一条道路至目标孔位及回填施工作业场地,回填后和陆地施工一样.

4水上施工安全注意事项

（1）在水深大于1米的水域施工,必须身着救身衣.（2）孔位大致到位后应使用仪器对孔位进行复测,当不到桩号时,应根据钻孔坐标重新定位.（3）开孔使用下套管跟管钻进法钻进.下套管至稳定地层一定的深度后,使用泥浆钻进.（4）泥浆槽常用铁皮做成矩形槽或开口油桶,置于平台或船的一侧或两船中间.（5）物品摆放尽可能使平台受力均衡,不均衡时必须即时进行调整.无关的物品不得带上施工平台,无关人员不得进入施工场地.（6）严格限制钻探的回次进尺不超过1米,钻进提升时尽可能使用小档,保持孔内起拨负荷不超标,一旦发生卡钻、埋钻等孔内事故,不得使用强力提拨,宜使用打吊锤法进行处理.（7）经常使用的小工具应用细绳固定,以防落入水中.（8）水上施工钻机的能力要比在陆地上施工能力差,通常仅有陆地的60-70%.100米的水上孔,150型钻机可能就是极限.因此,在遇到孔深较大的工程,根据孔深,考虑使用300型、600型乃到1000型钻机.（9）其他安全措施同陆地施工.

5结语

以上简略介绍了水上施工的几种常见的工程勘察钻探方法,此外还有大型的水上石油钻探平台法、“水下钻机”施工法,这些因消耗材料巨大或刚刚投产暂未实施推广.

另外,在进行项目洽谈时就应考虑可能有水上施工带来的困难,通常的项目要考虑水上施工产生和额外费用,远在外地或国外项目还应提前做好设备准备.

由于水上施工工序较复杂,施工难度较大,因此在有可能的情况下,宜放在施工图设计、定测、补充定测甚至施工勘察阶段进行,在可行性研究甚至初步设计时可先不考虑水上施工（港口、码头、航道等全水上项目除外）.