探析近海工程勘探平臺的應用與創新

吳有錢 王振紅

浙江華東建設工程有限公司 浙江 杭州 310014

引言

近海工程勘探平臺主要是海洋風電場、港口碼頭等近海工程所使用。保證勘探平臺穩定，方可有效實施海上取樣和原位試驗，從而進一步確定地層結構、巖土體性質等。隨著我國經濟的飛速發展和國家海洋戰略的實施，海洋風電、海底隧道、深水港口等近海資源開發和工程建設不斷增多。受海上風、潮、浪等影響，海上勘探困難大，且海洋勘探市場競爭逐漸加劇，研發和設計海上勘探核心技術成為海洋工程企業和勘探工程技術人員要解決的問題。

1 勘探平臺種類

常用的近海勘探平臺可分為自升式勘探平臺和船載式勘探平臺。由于國內海洋工程起步晚，除海洋石油勘探以自升式勘探平臺為主外，近海工程勘探多以船載式勘探平臺為主。隨著國家海洋戰略的實施及涉海企業的投入，自升式勘探平臺越來越多的用于海洋工程勘探。自升式勘探平臺和船載式勘探平臺各有自己的優缺點[1]。

（1）自升式勘探平臺。自升式勘探平臺主要由樁腿、操作系統、作業平臺等組成，一般無動力系統，需要輔助船舶進行拖航。平臺主體由樁腿支撐，可自由升降，當讓樁腿上升到海水影響范圍以上時，能避免潮流、潮汐、風浪等對作業平臺所產生的影響，可有效提升海上勘探和測試能力。完成勘探作業后，再降低平臺主體至水面，使用沖撞體系將樁腿在海底中拔出、升起，拖至另一孔位，繼續進行勘探。自升式勘探平臺通常是四樁腿式和多樁腿式，升降驅動方法有齒輪齒條和頂升液壓式[2]。

（2）船載式勘探。船載式勘探平臺主要由機動船或者是駁船作為載體，一般具有自航能力，根據船型平臺被分為單體船勘探平臺、雙體船勘探平臺，定位使用錨泊形式。根據海洋作業環境不同，船載式勘探平臺使用的船舶排水量通常由數十噸到數千噸不等，由于其具有自航能力，在完成一個勘探點位后可快速移動到下一個勘探點位，效率較高。

船載式勘探平臺的成本低于自升式勘探平臺，是當前我國沿海近岸水運工程的主流，但也存在著缺點，主要表現為平臺不穩定，特別是船舶上下浮動，無法滿足取土質量及原位測試要求；若是遇到水面上出現風、浪、潮時，會出現搖擺、傾斜現象，導致勘探質量和效率不高。這些不利要素提高了企業成本，降低了企業競爭力，因此需要對勘探平臺提出改革和創新[3]。

2 單側懸臂船舶式平臺技術

通過經濟、可行和合乎國情的原則創造獨特的單側懸臂式勘探平臺。經過工程改進和優化過程，逐漸構成船載式勘探平臺體系，綜合性能要高于國外其他產品，這對于中國企業突破國外壟斷技術有著重要意義。

（1）三鉆機混合技術。三鉆機混合技術打破了傳統單鉆機鉆進技術，使用創新型混合鉆進法。位于平臺懸臂側的鉆機需要負責水下巖土鉆進，平臺側向雙臺輔助變速鉆機需要輪流負責上下提引工作，迅速起鉆，進而提升海上勘探效率。

（2）錨鏈交叉型拋錨法。船艏和船艉要順水流方向拋出1組角度為135度交叉型錨。若水流湍急，則需要使用一纜多錨技術，讓錨泊牢固，進而大幅度提高抗流能力。

（3）泥漿循環回收設計。旁通管接頭、管道、網狀粗細過濾網、泥漿池和泥漿泵組成了泥漿回收再利用的裝置，該裝置可以由高壓裝置把泥漿抽取上來并由過濾網把泥沙過濾出去，把抽取上來的泥漿通過鉆頭不斷地壓入孔里，泥漿不斷和土粒懸浮漿液相融合，形成泥漿，然后通過管道流至平臺作業，在使用之后在經過網狀粗細過濾網進行過濾形成新的泥漿，然后達到泥漿的循環利用，實現了節能環保，其中泥漿的再利用率可高達95%以上，同時，也實現了資源的重復利用[4]。

3 實施效果

在潮流、風浪、涌浪等復雜的海洋施工環境下，勘探作業都是依靠于單側懸臂勘測平臺系統去完成的，該系統可以高效的、準確的完成海洋環境下的勘探工作。該技術曾被應用于洋山深水港工程，該工程主要有施工環境復雜、工期短、難度大等特點。隨著我國科技的發展，對于近海資源的開發和利用也大范圍的使用了單側懸臂勘測系統，創造了很大的經濟利益，其中在杭州灣跨海大橋進行施工時，曾完成勘探孔深167m，僅用時47小時。這一整套平臺系統的實踐過程中，通過不懈努力取得一定的成功，在未來的勘測過程中我們也要不斷地查漏補缺，努力完善我國的勘測技術[5]。

4 勘探平臺定位

海洋地質勘探一般利用GPS進行定位，但由于勘探平臺定位受到潮流、波浪等因素影響較大，因此應選擇在平潮進行拋錨，船頭應朝向潮流和風浪的方向，錨重應等于或略大于噸位相當船的錨重；錨繩長度一般應大于水深的5倍且不小于200m，錨繩應采用耐蝕的尼龍繩或鋼絲繩。

浮動式平臺錨的數量應不少于4只，拋錨后鋼絲繩與水面夾角控制在10°左右，主錨鋼絲繩與船軸線夾角控制在35°～45°之間。當完成一個勘探孔后，需對平臺進行起錨移位到下一勘探點。起錨應由交通船協助，以減少起錨時間。平臺移位應選擇風浪較小時進行，當風力大于5級時，不得移動和定位。

5 結束語

近海勘探平臺體系使用多種技術，有效解決海上勘探成本高、效率低的問題，同時降低了海洋環境的影響。在工程實踐時，平臺體系技術受到應用、完善和檢驗，從而形成設備完整、操作性強、成本低的近海工程勘探平臺體系，工程使用前景光明。