水深流急海域工程地質勘探技術研究

牛東NIU Dong

（山東廣源巖土工程有限公司，青島 266000）

0 引言

在水深流急海域進行工程地質鉆探，是一項充滿風險、工藝復雜的野外工作，包括鉆探船與鉆機型號選擇、施工前準備、施工工藝等多個方面，它關系到巖土分層、原位測試和巖土試樣的采取，關乎整個勘察工作的優劣成敗。

1 海域和地層

施工區域位于珠山頭西南部海域，水深15～30 米；流速最大可達1.5 米/秒，其北側的魚池南山更是被當地人稱“閻王鼻子”，海流變化無常，兇險無比。施工海域距避風港口十多公里，受除西北風和北風外其它六個方向的風影響較大。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，施工條件險惡著稱，歷來被視為海上施工禁區。

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

2 鉆探船與鉆機型號選擇

船型及鉆機型號選擇對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隊伍使用了多種船型，有的船型和鉆機型號非常適宜工作環境，有的無功而返，所以，船型與鉆機型號選擇對于水深流急海域鉆探是至關重要的。共分五類船型和三類鉆機，其特點分別見表1 和表2。

表1 鉆探船型的對比分析

表2 鉆機性能參數表

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

3 鉆探施工前準備

3.1 驗潮站

驗潮站宜選擇在施工海域內，如果選擇在較遠的港口內，可能帶來較大誤差。曾經做過測算對比，因合抱型港灣海水流出流入不暢，已建成的某軍港內和離此港8 公里港外驗潮站的潮位時差在1.5 小時左右，且潮位時間隨著離軍港的距離發生變化，由此引入較大水深誤差，最終導致巖土層位誤差較大。

3.2 安裝套管糾偏鋼絲繩

3.3 計劃施工時段

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

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

鉆探船只要計算好自港口到施工海域的準確時間，一般要提前在平流期前一個小時趕到預定海域，邊組織船只拋錨定位，邊下套管。在平流期前，套管應下至海底表面，待到平流期，抓緊施工。大量實踐證明，熟練操作手一般2個小時左右可完成12～15 米土層鉆探進尺。

3.4 安全管理

施工前宜派專人負責收聽收看天氣和海況預報，風力大于6 級或涌浪高于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和停泊碼頭泊位坐標輸入導航軟件系統，根據水深圖畫出安全航線。海上突然起大霧時，可利用羅盤或羅經確定方向，根據預定安全航線順利歸港。

4 鉆探施工

4.1 海上定位

采用GPS 信標機實時差分進行鉆孔定位，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GPS 信標機在電腦上顯示的船只與鉆孔位置相對關系，利用水流方向科學指揮拋錨。各型鉆探船有各自的適合錨重，理論上說使用鋼絲繩加錨鏈效果最好，但實際并非如此。大量的實踐證明，錨鏈需要加4 米左右即可，確實起一定作用；但鋼絲繩或尼龍錨纜效果相同，關鍵因素在于錨纜長度。到平臺30 米水深，錨纜長度宜采用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，應船頭頂流上溯300 米下頂流錨，下漂250 米，距勘探點位50 米距離固定錨纜，在船拖動下，錨齒緩慢插入硬粘土中，但始終要保持船只在點位的頂流上方一段距離。船只穩定后在船尾部下兩口錨，離鉆孔位置10 米左右時，每松2～3 米錨纜，待穩定后，慢慢調整到預定位置。經過大量工程實踐，頂流一口錨下好后，再下兩口錨、三口錨差別不是很大。

4.2 水深測量和孔位監測

4.2.1 水深測量

細胞內蛋白的降解主要是通過泛素化過程進行。因此，CRM1的降解過程可能與細胞內CRM1蛋白的泛素化增強有關。因此，本研究進一步通過激光共聚焦技術檢測CRM1的貨物蛋白RanBP1[19]的細胞核輸出情況。結果顯示，隨著LFS-01藥物濃度的增加，RanBP1在細胞核內的聚集量逐漸增加（圖2顯示細胞核內的綠色熒光逐漸增強），說明CRM1的細胞核輸出功能受到抑制。并且，20 μmol/L LFS-01抑制CRM1的細胞核轉運能力與50 nmol/L陽性對照藥物LMB[20]相當，約80%的RanBP1蛋白被滯留在細胞核內（P值均＜0.01）。

水深測量對于海上鉆探至關重要，鉆具到平臺的總長度減去水深與海平面至平臺之和即為鉆探深度。在靜水區域，使用水砣繩（細軟鋼絲繩加正四面體水砣）能夠保持豎直且無彈性，精度能滿足規范要求。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，帶來水深誤差較大，應采用電子水深儀進行水深測量。曾做過實驗，在海流相對平靜的時段，水砣繩測出水深比電子水深儀測出要深0.90 米以上，當海流大時其精度更難以保證。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算精度。

水深儀要每隔半月到港灣靜水區通過水砣繩進行校正，校正用水砣繩宜采用軟細鋼絲繩。

4.2.2 孔位監測

在水深流急海域鉆探，鉆孔位置的GPS 信標機監測十分重要，在風浪影響下，船只晃動范圍在1～2 米范圍內基本是安全的。如果船只位置在儀器監控下連續向同一方向移動，超過3 米，且不斷加大，多數已經脫錨，必須立即停鉆后，抓緊時間拔出套管，否則容易折斷鉆具，甚至傷人。我們在水深流急海域進行工程地質鉆探時，一直采用GPS 信標機全程監控，效果很好，既保證了施工質量，又保護了鉆探機具和人身安全，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鉆具干鉆取芯，硬可塑～硬塑粘性土、密實粉土和砂土可采用雙管雙動鉆具連續取芯，巖層采用單管單動鉆具取芯。

根據取芯特征及長度劃分層位。因砂土、軟土取芯率較低，分層時應以粉土或粉質粘土厚度為基準，推算其它巖土層位及厚度。每次遇到鉆探進尺突然加快或減慢時，應立即量測水深，推算位置，待取上樣品后進行分析，找準原因，以確保巖土分層的合理性。

4.4 土試樣采取及原位測試

4.4.1 土試樣采取

試驗表明，軟土采用薄壁取土器采取原狀試樣，不如采用單管單動鉆具加上同直徑薄壁PVC 管采取的原狀試樣質量好，原因是薄壁取土器采取的土試樣要通過機械擠出來，存在二次擾動；而PVC 管采取的土試樣可壓入環刀，根據環刀厚度切成薄片，縱向鋸開PVC 管，剝離出環刀，不存在二次擾動，所以得到的試驗數據相對薄壁取土器采取的土試樣得到的數據要更準確。

采用薄壁取土器采取的硬可塑～硬塑粉質粘土或粉土試樣，也因二次擾動，試驗數據比厚壁取土器或單管干鉆采取土試樣的試驗數據要差，鉆探時應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，以防止船體升高時斷樣和進水；上提取土器時宜回轉幾圈，使土樣從底端扭斷。

4.4.2 原位測試

因水深影響，鉆具長度較大，容易出現測量誤差，故量準鉆具長度和水深，清凈孔底虛土，方可進行原位測試。標準貫入試驗段長度應同在波峰或波谷狀態確定，以免引入誤差。

5 結束語

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

②鉆探施工前準備很重要，包括選擇驗潮站、安裝套管糾偏鋼絲繩、選擇施工時段、收聽天氣和海況預報，預設好安全返港航線。

③鉆探施工時，根據流速和水深，用GPS 信標機控制適宜錨纜長度和拋錨方向，迅速準確定位；電子水深儀測定水深；針對不同巖土層合理使用鉆具，根據取芯疼整合長度合理分層。清凈虛土后，進行原位測試，合理選擇取土器類型高質量采取土試樣。

總之，根據當地地理位置、海浪、潮汐、海流及巖土層特征，結合海上勘探施工經驗，制定出合理鉆探施工方案，定能優質高效完成勘探任務。