海上工程施工難點(diǎn)與施工工藝解析

1、海上工程施工難點(diǎn)與施工工藝解析摘要：海上施工勘察與施工風(fēng)險(xiǎn)偏大，需顧及各項(xiàng)工程影響因素。 基于此，文章在總結(jié)海上施工難點(diǎn)基礎(chǔ)上，從海上鉆探平臺(tái)的選型、 鉆探設(shè)備的選擇、鉆探施工具體流程提出了海上施工的可行措施，以 此為類似工程提供參考。關(guān)鍵詞：海上施工；鉆探施工；浮平臺(tái)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步前行的背景下，沿海地區(qū)的港口工程大規(guī)模展開(kāi)。 從港口構(gòu)成角度來(lái)看，碼頭、防波堤等均是重要結(jié)構(gòu)，但其均位于海 域，部分特殊工程與海岸線間隔較遠(yuǎn)，此時(shí)對(duì)勘察與施工作業(yè)提出更 高要求，需通過(guò)合理的方法解決各類工程難題。一、海上施工難點(diǎn)(1)施工空間較為狹窄。不同于陸域施工環(huán)境的是，海上施工均 建立在各類船舶的基礎(chǔ)上，而船

2、舶提供的活動(dòng)空間較為狹窄，若要展 開(kāi)大規(guī)模施工作業(yè)難度較大。(2)自然環(huán)境復(fù)雜，潮汐、臺(tái)風(fēng)等尤為 普遍。以潮汛期為例，海域風(fēng)力普遍超過(guò)5級(jí)，浪高超過(guò)1.5m,出 現(xiàn)此類環(huán)境時(shí)均無(wú)法展開(kāi)施工作業(yè)，且海上環(huán)境具有不可預(yù)見(jiàn)性，隨 之加大了工程控制難度。(3)各類船舶與設(shè)備干擾明顯。海上施工必 須得到大量船舶設(shè)備的支持，若彼此之間未形成高效的協(xié)調(diào)機(jī)制，將 對(duì)施工作業(yè)帶來(lái)影響。(4)不利因素偏多。海上施工常常會(huì)遇到惡劣 的天氣條件，在此環(huán)境下，需注重對(duì)人員的培訓(xùn)，切實(shí)提升各工程人 員的安全意識(shí)。出海人員需要佩戴救生用品，且人員不可存在暈船的 問(wèn)題。(5)鉆孔定位難度較大，易出現(xiàn)孔位偏差?？紤]到此問(wèn)題，需

3、 在港口岸邊合理布置水位觀測(cè)點(diǎn)，安排專員負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工作，將海水漲、 退潮數(shù)據(jù)記錄好，此項(xiàng)工作每間隔15min便要展開(kāi)一次。鉆進(jìn)施工前， 必須分析海水漲、退潮數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算后確定機(jī)臺(tái)孔位標(biāo)高情況，在此 基礎(chǔ)上推算實(shí)際孔深1。為提升孔深計(jì)算結(jié)果精確性，在鉆進(jìn)作業(yè)之 前應(yīng)當(dāng)檢測(cè)海水深度，可采取下放套管的方式，在套管內(nèi)測(cè)得具體數(shù) 據(jù)。（6）泥漿使用困難。由于海上施工環(huán)境的特殊性，需以鐵板為原 材料制得活動(dòng)泥漿池，設(shè)置4寸吸水膠管并將其有效連接至套管三通 4寸接頭上，通過(guò)此方式構(gòu)成泥漿循環(huán)管道。控制泥漿性能，通常情 況下比重以1.11.2為宜，粘度2024Pas,但要從鉆進(jìn)地層實(shí)際情 況出發(fā)，合理調(diào)節(jié)參數(shù)。

4、（7）巖、土層采樣與試驗(yàn)難度大，現(xiàn)場(chǎng)施工 人員的溝通存在實(shí)時(shí)性不足的問(wèn)題。二、平臺(tái)及設(shè)備1. 海上鉆探施工平臺(tái)的選擇鉆探施工平臺(tái)是最為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)具備有效抵抗海潮等各類 不良因素的能力，可為鉆探施工提供穩(wěn)定的環(huán)境，還需具備經(jīng)濟(jì)、安 裝便捷的基本原則。縱觀行業(yè)現(xiàn)狀，多以船上的“浮平臺(tái)為主。搭設(shè) 浮平臺(tái)時(shí)，對(duì)船舶設(shè)備提岀較高要求，以鐵駁船為宜，或使用具有 較強(qiáng)動(dòng)力的施工船。綜合考慮海域水文條件以及施工現(xiàn)場(chǎng)的離岸距離, 選擇合適規(guī)格的船只，通常需達(dá)到15to平臺(tái)設(shè)置在船的尾部，以角 鐵或槽鋼為原材料，經(jīng)加工后形成支架并通過(guò)焊接的方式與甲板穩(wěn)定 連接，此結(jié)構(gòu)需伸出船尾2m,在設(shè)置好的支架上安裝機(jī)臺(tái)

5、木，隨后 鋪設(shè)機(jī)臺(tái)板，最終形成施工平臺(tái)。考慮到安全施工環(huán)境的要求，需在 平臺(tái)外側(cè)設(shè)置具有較高穩(wěn)定性的扶欄。浮平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠就近 租船，無(wú)需花費(fèi)較長(zhǎng)的籌備時(shí)間，節(jié)省了成本。且“浮平臺(tái)具有較好 的機(jī)動(dòng)性，在遇到大風(fēng)浪等極端天氣時(shí)，能夠靈活的轉(zhuǎn)移到安全場(chǎng)所。 若設(shè)置有動(dòng)力裝置，還可發(fā)揮岀運(yùn)載工具的功能。但由于該裝置浮于 水面的特點(diǎn)，容易受到風(fēng)浪的影響，因此縮短了海上施工作業(yè)時(shí)間。 “工勘平臺(tái)交由造船廠建造，所得平面面積至少要達(dá)到4x6 (m2)。一般風(fēng)浪并不會(huì)對(duì)平臺(tái)正常使用造成影響，因此通過(guò)“工勘平臺(tái)的方 式可延長(zhǎng)海上作業(yè)時(shí)間，提升了施工效率，且具備開(kāi)展原位測(cè)試的條 件。但是，平臺(tái)移位必須得到拖

6、船的輔助，在此方而需花費(fèi)較多的成 彳O2. 鉆探設(shè)備的確定海上鉆探設(shè)備的選型需充分考慮到鉆孔深度、施工現(xiàn)場(chǎng)水位條件 等因素2。在展開(kāi)海上施工作業(yè)時(shí)，常使用到較長(zhǎng)的套管，鉆機(jī)安裝 到位后無(wú)需再次搬移，基于此特性，可選擇具有較強(qiáng)動(dòng)力的鉆機(jī)。針 對(duì)30m深度以內(nèi)的鉆孔，以XYJ (2)型油壓鉆機(jī)為宜，若鉆孔深度 50m,則對(duì)鉆機(jī)性能提出較高要求，此時(shí)以XY-3型油壓鉆機(jī)為宜。 為滿足泥漿灌注需求，需合理選擇泥漿泵，以BW-160型為宜。三、鉆探1. 鉆孔定位及平臺(tái)就位現(xiàn)階段，海上鉆孔定位設(shè)備主要可分為兩類，在離岸線較近的工 程項(xiàng)目中，常使用經(jīng)緯儀;在離岸線較遠(yuǎn)的區(qū)域，則選用微波定位儀， 部分工程中也

7、采用衛(wèi)星定位儀。定位流程為：在現(xiàn)場(chǎng)指揮人員的調(diào)度 下拋下浮標(biāo)，將鉆探平臺(tái)置于孔位浮標(biāo)處，設(shè)置錨泊系統(tǒng)，安排專員 測(cè)量孔位并合理校正偏差，檢測(cè)鉆機(jī)立軸線，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)孔 位偏差應(yīng)控制在許可范圍內(nèi)。在交通船的輔助下將錨拋至指定的錨位, 牢牢系上錨浮后便可拋下。必須控制好錨的位置，前后錨應(yīng)呈八字型。 檢測(cè)孔位并采取糾偏措施，收緊錨繩后便可正式施工。關(guān)于錨繩的選 擇，以鋼絲繩為宜，規(guī)格為4)1525mm,長(zhǎng)度以200m以上為宜。調(diào) 節(jié)錨繩位置，需與水而形成15。夾角。關(guān)于錨型的設(shè)置，常采用的是 四齒錨的形式，控制好單錨重量，即50100kg,若錨的質(zhì)量偏小， 將對(duì)鉆船固定效果帶來(lái)影響，而過(guò)重則會(huì)

8、提升拋錨定位難度。鉆探過(guò) 程中，需做到均勻收放錨繩。2. 鉆孔結(jié)構(gòu)與護(hù)壁方式常規(guī)開(kāi)孔作業(yè)時(shí)，需要下放4)146mm套管，使其在泥而中的深度 達(dá)到lm,利用夾板實(shí)現(xiàn)對(duì)套管的緊固處理，使其穩(wěn)定置于孔口機(jī)臺(tái) 板上。鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)采用的是合金鉆頭，輔以全孔泥漿護(hù)壁的方式。若 遇到軟土層施工環(huán)境，需使用4108mm巖芯管，并配置取土器。值 得注意的是，伴隨潮水的變化，套管需要采取隨之加卸，因此需要準(zhǔn) 備足量的短套管。3. 鉆進(jìn)取芯及取樣鉆進(jìn)取芯是掌握土層特性的關(guān)鍵手段，在工程勘察中具有積極意 義。通常而言，在淤泥質(zhì)土、粉土中，可選用巖芯管回轉(zhuǎn)干鉆進(jìn)的方 式；若遇到硬塑狀粘性土，除了巖芯管回轉(zhuǎn)的方式外，還要輔

9、以小流 量泥漿沖洗液鉆進(jìn)的方式，若鉆進(jìn)僅剩0.2m,應(yīng)隨即關(guān)閉泥漿泵并 向其中放入鋼珠。各回次進(jìn)尺需建立在取樣密度的基礎(chǔ)上，二者需具 有相適性，通常以2.5m為宜。采取原狀土樣并展開(kāi)測(cè)試能夠最大程 度上反應(yīng)施工區(qū)域內(nèi)的土層實(shí)際情況。值得注意的是，不同土層對(duì)應(yīng) 的取樣器與具體方法均不盡相同。當(dāng)遇到淤泥質(zhì)軟土?xí)r，可使用薄壁 取土器，采取的是一次性連續(xù)壓入法。若遇到可塑-硬塑粘性土，此 時(shí)可選用普通取土器，并輔以重錘少擊法取土。鉆孔過(guò)程中，為確保 孔洞穩(wěn)定性，需及時(shí)泥漿護(hù)壁。除此之外，海上鉆探時(shí)需要嚴(yán)格控制 好每回次的鉆井深度，準(zhǔn)確測(cè)量孔口與海底泥面的距離。4. 原位測(cè)試現(xiàn)階段，海上勘查應(yīng)用最為廣泛

10、的方法無(wú)外乎三種引。若為標(biāo)貫 試驗(yàn)或十字板剪切試驗(yàn)，在實(shí)際操作中需做到及時(shí)跟管鉆進(jìn)，選擇合 適的試驗(yàn)點(diǎn)位置，應(yīng)在套管下2m處。要求套管處于直立狀態(tài)，避免 與平臺(tái)接觸，在海面天氣較為特殊時(shí)鉆船易發(fā)生晃動(dòng)，需盡可能避免 套管晃動(dòng)現(xiàn)象，以免對(duì)測(cè)試精度帶來(lái)不良影響。平臺(tái)就位且固定后, 需要在孔口處下放套管，將其固定在平臺(tái)上，此后便可在套管內(nèi)展開(kāi) 靜控試驗(yàn)。當(dāng)出現(xiàn)套管直徑過(guò)大的現(xiàn)象時(shí)，有必要在套管內(nèi)設(shè)置護(hù)正 器，確保探桿穩(wěn)定性。四、結(jié)束語(yǔ)近海海上工程勘查難度較大，需確定明確的勘查目標(biāo)，準(zhǔn)確掌握 所在海域的實(shí)際情況，注重平臺(tái)與設(shè)備的選擇，選取與地質(zhì)條件相適 應(yīng)的施工工藝。需盡可能提升巖芯采取率，確?？辈榻Y(jié)果的精確性, 為海上施工作業(yè)提供指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)丁加宏，周永，錢植芳等.海上工程鉆探的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)J.西部 探礦工程，