探析近海工程勘探平台的应用与创新

2021-04-03吴有钱王振红

建筑与装饰 2021年7期

吴有钱王振红

浙江华东建设工程有限公司浙江杭州 310014

引言

近海工程勘探平台主要是海洋风电场、港口码头等近海工程所使用。保证勘探平台稳定，方可有效实施海上取样和原位试验，从而进一步确定地层结构、岩土体性质等。随着我国经济的飞速发展和国家海洋战略的实施，海洋风电、海底隧道、深水港口等近海资源开发和工程建设不断增多。受海上风、潮、浪等影响，海上勘探困难大，且海洋勘探市场竞争逐渐加剧，研发和设计海上勘探核心技术成为海洋工程企业和勘探工程技术人员要解决的问题。

1 勘探平台种类

常用的近海勘探平台可分为自升式勘探平台和船载式勘探平台。由于国内海洋工程起步晚，除海洋石油勘探以自升式勘探平台为主外，近海工程勘探多以船载式勘探平台为主。随着国家海洋战略的实施及涉海企业的投入，自升式勘探平台越来越多的用于海洋工程勘探。自升式勘探平台和船载式勘探平台各有自己的优缺点[1]。

（1）自升式勘探平台。自升式勘探平台主要由桩腿、操作系统、作业平台等组成，一般无动力系统，需要辅助船舶进行拖航。平台主体由桩腿支撑，可自由升降，当让桩腿上升到海水影响范围以上时，能避免潮流、潮汐、风浪等对作业平台所产生的影响，可有效提升海上勘探和测试能力。完成勘探作业后，再降低平台主体至水面，使用冲撞体系将桩腿在海底中拔出、升起，拖至另一孔位，继续进行勘探。自升式勘探平台通常是四桩腿式和多桩腿式，升降驱动方法有齿轮齿条和顶升液压式[2]。

（2）船载式勘探。船载式勘探平台主要由机动船或者是驳船作为载体，一般具有自航能力，根据船型平台被分为单体船勘探平台、双体船勘探平台，定位使用锚泊形式。根据海洋作业环境不同，船载式勘探平台使用的船舶排水量通常由数十吨到数千吨不等，由于其具有自航能力，在完成一个勘探点位后可快速移动到下一个勘探点位，效率较高。

船载式勘探平台的成本低于自升式勘探平台，是当前我国沿海近岸水运工程的主流，但也存在着缺点，主要表现为平台不稳定，特别是船舶上下浮动，无法满足取土质量及原位测试要求；若是遇到水面上出现风、浪、潮时，会出现摇摆、倾斜现象，导致勘探质量和效率不高。这些不利要素提高了企业成本，降低了企业竞争力，因此需要对勘探平台提出改革和创新[3]。

2 单侧悬臂船舶式平台技术

通过经济、可行和合乎国情的原则创造独特的单侧悬臂式勘探平台。经过工程改进和优化过程，逐渐构成船载式勘探平台体系，综合性能要高于国外其他产品，这对于中国企业突破国外垄断技术有着重要意义。

（1）三钻机混合技术。三钻机混合技术打破了传统单钻机钻进技术，使用创新型混合钻进法。位于平台悬臂侧的钻机需要负责水下岩土钻进，平台侧向双台辅助变速钻机需要轮流负责上下提引工作，迅速起钻，进而提升海上勘探效率。

（2）锚链交叉型抛锚法。船艏和船艉要顺水流方向抛出1组角度为135度交叉型锚。若水流湍急，则需要使用一缆多锚技术，让锚泊牢固，进而大幅度提高抗流能力。

（3）泥浆循环回收设计。旁通管接头、管道、网状粗细过滤网、泥浆池和泥浆泵组成了泥浆回收再利用的装置，该装置可以由高压装置把泥浆抽取上来并由过滤网把泥沙过滤出去，把抽取上来的泥浆通过钻头不断地压入孔里，泥浆不断和土粒悬浮浆液相融合，形成泥浆，然后通过管道流至平台作业，在使用之后在经过网状粗细过滤网进行过滤形成新的泥浆，然后达到泥浆的循环利用，实现了节能环保，其中泥浆的再利用率可高达95%以上，同时，也实现了资源的重复利用[4]。

3 实施效果

在潮流、风浪、涌浪等复杂的海洋施工环境下，勘探作业都是依靠于单侧悬臂勘测平台系统去完成的，该系统可以高效的、准确的完成海洋环境下的勘探工作。该技术曾被应用于洋山深水港工程，该工程主要有施工环境复杂、工期短、难度大等特点。随着我国科技的发展，对于近海资源的开发和利用也大范围的使用了单侧悬臂勘测系统，创造了很大的经济利益，其中在杭州湾跨海大桥进行施工时，曾完成勘探孔深167m，仅用时47小时。这一整套平台系统的实践过程中，通过不懈努力取得一定的成功，在未来的勘测过程中我们也要不断地查漏补缺，努力完善我国的勘测技术[5]。