葡萄島海域勘察特點與工程實踐

王寶才

（秦皇島礦產水文工程地質大隊，河北 秦皇島066000）

0 引言

近年來，伴隨著我國經濟發展的熱潮旅游業逐漸升溫，旅游已經成為了人們生活當中不可或缺的一部分。秦皇島是改革開放的首批優秀旅游城市,旅游業是秦皇島市國民經濟的支柱產業,在全市經濟發展中發揮了十分重要的作用。濱海、生態旅游成為秦皇島濱海旅游城市的一大靚點。與之相適應的基礎設施、服務設施建設尤其是港口建設、航道工程、圍海造地工程逐年增多。葡萄島旅游綜合項目就屬于人工填海造地工程之一，本項目由四個圓形人工島組成，距離海岸線約500m，由跨海觀光大橋與陸地連接，總用海面積114.8441公頃，其中填海造地面積48.5478公頃，水域面積35.9025公頃；透水構筑物面積19.8086公頃，非透水構筑物面積10.5852公頃；總建筑面積為974726m2。

本文通過葡萄島海域勘察的工程實例總結出附近海域勘察的特點及施工要點，對相近施工條件的海域工程勘察具有一定的指導借鑒意義。

1 葡萄島海域勘察特點

1.1 場區位置

本項目位于秦皇島市撫寧縣南戴河旅游區近海海域，屬規劃的北戴河新區，南北兩側為南戴河旅游區和南戴河娛樂中心，離洋河口約5km。

南戴河地處冀東扇形旅游景區的軸心，地理位置優越。旅游區距205國道5公里，距102國道16公里，距北戴河火車站6公里，距秦皇島港20公里，距山海關機場30公里，形成了陸、海、空交通網絡。區內沿海公路橫貫東西、牛（頭崖）南（戴河）。公路縱貫南北，公交汽車常年運營、交通十分便捷。京沈高速公路及沿海高速通車、昌黎機場的建設，與京東、遼西的交通更加方便。區位優勢明顯。具體位置見圖1。

圖1

1.2 工程特點及鉆孔布置

水工工程：防波堤外側長3824m，內側長2640m，頂寬76.5m；護岸長9579m；透水構筑物18.8123萬m2，游艇泊位約1000個；陸域形成48.5478萬 m2；跨海觀光大橋1座，橋長415m，面積7885m2。透水構筑物包括四個半島和商業廣場，總面積約9.46萬m2，根據項目前期規劃，基礎擬采用樁基結構型式；口門橋位于口門處，凈長50m，基礎擬采用樁基結構型式。

建筑工程：商業街，海景公寓，私人游艇會所，游艇服務基地，游泳俱樂部，道路 19條，總面積97536 m2；橋梁20座，總面積4220 m2；管網綜合的各種管線。

1.2.2 鉆孔布置

根據工程特點，共布置鉆孔138個，孔深8-50m不等。其中防波堤區域沿堤身軸線布置勘探線1條，勘探點距150m，布置鉆孔24個；內護岸區域沿護岸軸線布置勘探線1條，勘探點距120m，布置鉆孔63個，鉆孔深度：防波堤、內護岸區域取土及標貫結合孔20m左右（控制性鉆孔35m），十字板孔約5m(遇砂即停)。

1.2.3 地形地貌

東起戴河口，西至老河口，南戴河海岸線17.5km。岸邊沙寬100～250m，寬敞坦蕩。它柔如地毯，軟似棉絮，遠近高低，猶如金色的海浪。這里的海濱，沙軟潮平，灘寬水清，潮汐穩定，風爽無塵。岸邊上，林帶蒼翠，綠樹成陰。

輪滑運動中，學生往往忽略防護裝備的重要性，經過對于輪滑愛好者的調查中能夠發現，約有75 %的輪滑運動者未曾進行防護用具的使用，26 %的輪滑運動者佩戴頭盔保護頭部不會受到傷害；13 %的輪滑運動者佩戴護肘保護肘部，同時，調查發現佩戴防護用具的大部分是老年輪滑運動者，在青年輪滑運動者中無人佩戴防護用具，因此導致大部分因輪滑運動受傷的運動者都是青年人，以上調查現象能夠表明，不使用防護用具能夠加大受傷的幾率。

場區屬于海蝕型砂質海岸及淺灘，海底面標高-0.50～0.0m，西北至東南略微傾斜。

1.2.4 地層巖性

根據勘探資料，場區在勘探深度范圍內地層主要為第四系沖海相沉積物。 按年代成因、巖性、巖土體特征和物理力學性質指標可分為8個工程地質主層、4個亞層。地層為全新統沖、海相沉積物（Q4 al+m）：主要為淤泥質土、粉質粘土、細砂、中砂等；晚更新統沖洪積物（Q3 al）：主要為灰黃色～黃褐色粉質粘土、粗砂、礫砂等。

根據勘察結果，各層工程地質特征如下：

①1細砂（Q4 m）：灰黑，飽和，松散，成分為長石石英質砂，混淤泥質，含貝殼碎片，分選一般，磨圓較好。

①淤泥質粉質粘土（Q4 m）：灰黑，流塑～軟塑，含貝殼碎片。

②細砂（Q4 m）：灰-黃褐色，飽和，以稍密～中密為主，零星松散和密實狀態。成分為長石石英質砂，分選磨圓較好，夾粉質粘土層。

③粉質粘土（Q4 m）：灰-灰黑色，軟塑-可塑，切面稍有光澤，無搖振反應，干強度和韌性中等，含砂粒，夾砂層。

③1中砂（Q4 m）：灰黑色-灰黃色，飽和，以稍密-中密狀態為主，零星表層呈松散狀態。成分為石英、長石質砂，分選磨圓較好。

④中砂（Q4 m）：灰黑色-灰黃色，飽和，以稍密-中密狀態為主，底部呈密實狀態。成分為石英、長石質砂，分選磨圓較好。

④1粉質粘土（Q4 m）：灰黑色-灰黃色，可塑，切面稍有光澤，無搖振反應，干強度和韌性中等，含砂粒。

⑤粉質粘土（Q 4 al）：灰黑-灰黃色，可塑，土質較均，切面稍有光澤，無搖振反應，干強度和韌性中等，含砂粒。

⑥粗砂（Q3 al）：灰黃色-黃褐色，飽和，中密-密實，分選磨圓一般，成分為石英、長石質砂，局部含少量礫石。分選一般，磨圓度較好，該層分布較穩定。夾粉質粘土層。

⑥1粉質粘土（Q3 al）：灰綠-黃褐色，可塑，土質較均，切面稍有光澤，無搖振反應，干強度和韌性中等，含砂粒。

⑦粉質粘土（Q3al）：黃褐色，飽和，可塑-硬塑，切面稍有光澤，無搖振反應，干強度和韌性中等，含砂粒。

⑧礫砂（Q3al）：黃褐色，飽和，密實，分選性一般，局部頂部為細砂，成分為石英、長石質，局部礫石含量較高，磨圓較好，粒徑約2－5cm。

2 影響海域勘察的因素

海域鉆探影響因素有水深、水流、波浪、潮汐、底質類型、水下地形等。[2]海域勘察和陸域勘察最大的區別就是陸域勘察是把鉆機固定在汽車上或直接穩固于地面，而海域勘察是把鉆機固定在船體上。因此船體的穩定性對施工的影響至關重要，影響船體穩定最直接的因素則是風浪及水流的作用。而岸邊地形地貌則影響風力及風向；堤壩等岸邊工程以及海底地形則對水流有不同程度的阻擋作用。此外地層因素也直接影響錨固及護孔套管打入進而影響工程施工進度。

2.1 水深

水太淺不利于行船與錨固；水太深也不利于施工。該區域靠近岸邊地帶海底多為細砂，低潮時水深在1.0m以下，因此宜選擇吃水較淺的平底船，并在高潮及平潮期施工。

2.2 水流

該區域海底多為泥砂質，比較平緩，海岸線近于平直，兩側3km范圍內無大的堤壩等阻水工程，因此該區域的水流流速較緩慢，流向主要隨潮汐而動。

2.3 風浪

該場區岸邊有寬1km的防護林帶，對北風、偏北風有一定的阻擋作用，作業區距岸邊距離很近，所以北及偏北方向的風不易形成大的波浪，風力在6，7級內大型鐵殼船可正常施工。而在南及偏南風向施工時，風力應在5級以內。而小型木船則適宜在靠近岸邊區域施工，風力在4級以內。

2.4 潮汐

該區域潮汐為規則全日潮，以秦皇島港理論最低潮面為基準，潮汐特征值為：極端高潮位+2.66m，極端低潮位-1.71m；歷年最低潮位-1.43m[1973-12-24]，歷年最高潮位+2.55m[1960-07-28]；平均潮差0.73 m，最大潮差2.63 m。潮汐的變化會對鉆船的錨固系統和套管的穩定有一定影響。

2.5 地層

該區域水面以下多為泥砂質，地形較平緩，當以細砂為主時不利于鉆船錨固及套管穩定；當泥質較厚時利于鉆船穩固及套管穩定。

3 鉆探船類型選取與設備安裝

3.1 鉆場分類

海域鉆場類型可分為架空鉆場和漂浮鉆場。[1]

架空鉆場是通過固定設施直接將承載鉆探設備的作業平臺固定在底質巖土層中的勘[1]察裝置。架空鉆場滿足承載鉆探設備、人員及抗風浪的結構強度即可，目前應用較多的是用腳手架搭建的鋼管桁架式鉆場，現場拼裝，平臺面一般高出水面（高潮位）不低于1.5m，載重安全系數（鉆場額定荷載與設計鉆探荷載之比）應大于3。

漂浮鉆場是將鉆探設備及附屬設備、管材、工具及其它材料等承托在水面上的裝置。[1]漂浮鉆場應滿足以下要求：①具有足夠的強度，能經受風浪潮流的沖擊作用。②應適應工作時的水深。③有容納所必用的設備、工具、材料，并能提供安全的工作場所和必要的生活條件。④ 應具有較好的穩定性和保持位置的能力，在風浪潮流等的綜合作用下，其運動參數不超過規定的范圍。即：搖擺度<2°；垂直升沉應<0.5m；縱移、橫移而產生孔位偏離應小于水深的5%。漂浮鉆場類型分類如圖2所示。

圖2

3.2 鉆場選取

根據本區水深、水流、地層等因素綜合考慮本工程分別采用自航式單體鐵殼鉆探船和自航式木質雙體鉆探船,鉆機安裝采用雙船中出式、單船船體中心式和單船船側伸出式。

4 海域工程勘察施工要點

（1）測量放點：坐標系采用1954年北京坐標系，中央子午線東經120度，高程基準采用秦皇島港理論最低潮面作為零點。先用GPS導航，以小木船在孔位投擲浮漂定位，鉆探船施工時采用四錨固定，調節錨繩長度精確定位。

（2）根據本次勘察成果該海域勘察施工時，近岸邊區域由于風浪較小，宜選用雙體木船，由兩個長17.0-25.0m,寬6.0-7.5m，動力80馬力小型木船用圓木及鋼絲繩捆綁成為一體，鉆機固定在兩船中間；距岸邊較遠的區域宜選用大型鐵殼船，船長37.0-45.0m,寬7.5-9.0m,動力300馬力。錨繩長45.0-60.0 m，四根錨繩呈X型，錨繩與水平面的夾角10-15度。鉆機采用GJ-200型工程鉆機，安裝采取船體中部打孔及船側搭建輔助平臺的形式。

（3）當有風及涌浪時，由于風對于鉆探船的影響不論風向或風力都是隨時改變的，而涌浪對于鉆探船的影響則相對穩定且作用力較大，因此鉆探船停放時船頭要首先迎向涌浪的方向。

（4）打入套管前先量測水深，根據水深和孔口平臺至水面高度確定下入套管的長度及先后次序，原則上先將短套管連接成5m、3m等不同長度的單根并先從較長的下起，接近孔口處應以0.5-1.0m單根套管調節至合適高度，使套管口與鉆機底盤之間留有0.2-0.5m空間，以免因潮水漲落無法加減鉆桿、鉆具。

（5）加密測量水深，使孔深誤差達到最小。

［1］蔣建良，潘永堅，吳炳華，等.海域島礁橋梁地基綜合勘察技術指南（報批稿）[Z].2010，9.

［2］潘永堅，朱章通.島礁海域工程勘察施工難點和對策[J].探礦工程·巖土鉆掘工程，2009,36（9：）：11-14.

［3］河北省地勘局秦皇島礦產水文工程地質大隊.葡萄島旅游綜合項目(一期)水運工程和陸島連接橋工程地質勘察報告（施工圖設計階段勘察）[R].2010.

［4］劉月輝，周世沖，李圃林.海洋工程勘察的實踐與探索[J].巖土工程技術2011，4,25(4,總 116 期）：183-186.

［5］JTS133-1-2010港口巖土工程勘察規范 GB50021-2001巖土工程勘察規范[S].2009.

［6］JTJ254-98港口工程樁基技術規范[S].