水上勘察常用钻探平台浅析

摘 要：作者根据自身20余年的钻探经验，对几种比较常用的水上钻探平台进行简要介绍，分析比较各种钻探平台的优缺点和适用性，主要有堆填平台、浮桶（泡沫）平台、固定平台和船载式平台等。

关键词：水上勘察；钻探平台；浮桶平台；固定平台；船载平台

1 概述

自改革开放以来，我国经济高速发展。大型公路、铁路项目不断上马。越来越多的勘察工程项目需要在江、河、湖、海上进行，水上勘察资料成果显得尤为重要，钻探工作的任务也愈加艰巨，对每一支从事水上施工的钻探队伍来说都将是一次大的考验。

水上钻探需要一个牢固稳定的基础，用以铺设作业平台、安装机械设备承受动静负荷。根据水域不同水深、流速、潮水和风浪大小等特定条件、选用和组装好供水上钻探的基础设施，对安全生产十分重要。

2 水上钻探重、难点分析

相对于陆域钻探来说，水上钻探由于受水深、水流、涌浪、潮汐等影响，在钻孔定位、保持钻机平稳、钻探取样及安全等方面均更具难度。

2.1 钻孔定位

陆地上钻孔定位可以利用测量仪器定好钻孔位置并做好标志，钻探时找到标志安置钻机进行钻探施工即可，而水上钻孔一般需先初定孔位并用锚浮、小旗等做好标志，将钻探平台移动到初定位置以后，按水流、风向等条件，抛锚固定，然后通过锚绳收放校正孔位。

2.2 保持钻机平稳

水上钻探受水域环境影响，钻探平台会发生摇晃甚至移位，钻探操作难度很大，为减轻环境因素的影响，在钻探设备及其载体、锚、锚绳及抛锚方法等方面均需根据实际情况进行选择，相对来说，选择较大的船只、锚及较长的锚绳有利于钻探平台保持稳定及抗风浪能力。

2.3 钻探取样

水域钻探时，首先需要根据水域环境情况下套管，套管粗细根据风浪及孔深进行选择，在水流很急，水深较深的地方，甚至可能需要下双重或多重套管，以套管的刚度保护钻杆不会因水流影响产生弯曲，钻探过程中要注意观查套管口与平台的位置关系，以确定平台是否已经产生位移，一旦发现平台有位移，立即通过锚绳进行校正。

2.4 潮汐影响

在海上或河流入海段勘察时，受潮汐影响，钻探平台会随潜水涨落，因此必须随时注意增减套管，保持套管不会因涨潮而降至平台以下会顶撞平台发生危险，或因落潮而上升顶到钻机无法施工，同时在钻进时要考虑潮水影响来计算回次进尺。

2.5 安全

水域钻探除具有陆地钻探的一些安全问题之外，还有人员落水、过往船只碰撞、恶劣天气等一系列安全问题，如何保证水上勘察钻探的安全，是水域钻探的重难点之一。

3 钻探平台

目前水域工程勘察常用的钻探平台主要有堆填平台、简易浮桶（泡沫）平台、固定平台、船载式平台等。

3.1 堆填平台

堆填平台主要用于近岸浅水水域，根据水流情况选择土石方填料，用麻袋装袋后，在钻探位置堆填出陆地平台。

堆填平台的特点是变水域为陆域，使钻探取样及原位测试与陆域一样，有效解决水域钻探钻机晃动对钻探、取样、原位测试产生的不利影响，但是堆填出一个可以进行钻探的操作平台工作量较大，同时如何将钻机移到堆填平台之上也有较大难度。

3.2 浮桶（泡沫）平台

浮桶平台及泡沫平台均为组合式结构，主要用于河、塘等水流平缓的浅水区。

将油桶纵向用铁丝捆绑固定在木杆或竹杆上，每个桶要用两道钢丝绑扎牢固，不得滑動。然后把捆扎成的每组油桶放入水中，再用两根横梁从两端把纵排油桶联结一起，铺上机台板，用铁丝捆好，加设防护栏杆，即完成浮桶筏水上钻探平台。

泡沫平台由高强度泡沫块组合而成，每个组合块周边用扁钢条框架固定，组合块连接分别用支架连接拼装。作业时，根据作业荷载、工作平面的需求，可采用多个组合体在现场组合成一个符合作业要求的工作平台。

浮桶平台及泡沫平台无动力，靠人工划动或绳索牵引，起拔锚困难，缆绳一般靠陆域比较牢固的物体固定，比如大树、锚锭、打入地下较深的钢钎、木桩等，如岸边难以找到固定点，可采取用钢丝笼装上石块代替锚，钢丝绳与钢丝笼连结，是将钢丝绳穿过笼上圆环，在水面以下使钢丝绳成双，到水面以上用钢丝绳卡打牢，待施工完毕移孔时，松开钢丝卡，抽出钢丝笼即可。

浮俑筏移孔位时，只需用小船把钢丝笼抛到新孔位处，然后把钢丝笼上的钢丝绳引到浮桶筏上，人在筏上收拉钢丝绳，筏即很方便漂移至新孔位处。

这种平台比较简易，造价低，组装便捷，在河、塘等一些近岸浅水区域应用较多，但是其抵抗风浪能力、稳定性及安全性较差，水深较大或钻探深度较大时无法胜任。

3.3 固定平台

固定平台包括脚手架和沉塔式平台。

脚手架平台主要用于潮间带，利用脚手架搭建至不受潮水影响的高度，再在上边铺上机台木板，安置钻机进行钻探施工，其特点和堆填平台相似，变水域钻探为陆地钻探，操作简单，但多个钻孔需多次搭建平台和移动钻机，效率较低。

沉塔式平台适用于15m以内深度水域。是由浮箱、桩腿、式液压升降装置及台面设备组成，自身定位，能拖航，有的也具有一定动力可自航，桩腿安装在4角，浮箱拼装成中空长方形框架，中空位置安装纵、横轨道，钻机通过底座安装在轨道上，可实现小范围自由移动，在钻孔定位时具较大优势。

在钻孔定位后，通过液压装置下降桩腿至海底，再通过液压装置将平台上升至不受潮水影响的高度，同样可将水域钻探变为陆地钻探一样，在固定的平台上进行操作，但这种平台制造工艺较复杂，造价较高。

3.4 船载式平台

船载式平台是水域钻探运用较多的一种方式，利用槽钢将钻探平台搭建在适合钻探水域环境的船上，这种平台相对别的平台来说适用范围较广泛，可以在相对较深的水域进行钻探施工，根据需要，可采用单体钻船平台或双体钻船平台。

单体钻船平台主要特点是搭建容易，在水中移动灵活，可根据需要选择不同吨位的船只，适用范围广泛，钻探深度较大，在海況复杂，水深浪急的环境下可采用大吨位的船只来有效抵抗风浪影响。

平台的搭建是在船的中间偏后位置左侧或右侧，搭建平台。利用槽钢作支撑和栋梁，外伸出船体2.5～3.0m，槽钢与船体的焊接应牢固，关键位置应加固，钻探船舱内用配载压舱至安全吃水线，使钻探船保持一定的吃水深度和船体稳定。台面用木质地板铺设、固定，配备必要的防护栏杆，平台的孔口槽板应装卸方便。

双体钻船平台一般是船舶较小，在江、河、湖及近海等水较浅，流速较慢，钻孔较浅的情况下使用。

将两只船横排并连，中间留有一定的空隙，空隙大小根据具体情况而定，一般为0.5～0.8m。间隙留大了不仅不安全，同时还要增加连接材料的用量，留小了则没有回旋余地，下护孔管十分困难。船面用0.25m×0.25m的方木连结，长度应超出两船并连后的外侧0.25～0.30m；船底用钢绳串连。方木间距0.8～1.0m，方木上面铺钉木板，钻船周围设栏杆和栏绳。

船载平台可根据需要选择搭建单层或双层平台，单层平台搭建简单，用料少，双层平台，平台与水面距离较大，有效降低涨落潮对钻探施工的影响，同时可在下层平台进行一些牵引套管之类工作，在潮差较大、水流较急等水况复杂的情况下可起到很好的作用。

钻探船采用抛锚泊位，为保证孔位精度，钻探船在施工期间应固定不产生漂移，平台船上至少配备4只铁锚，呈齿状，前后2只主锚（重约1～2吨），呈“八”字型分布，有条件情况下最好配备备用锚2只，当某一侧锚因水流方向变化出现微走锚时或在可能造成平台船漂移的最大流向方向上增补，提高船只在施工时抗漂移的能力（考慮到大风与流速的合力方向是变化的），涨潮流向与退潮流向不一致的区域，则采用非对称法抛锚泊位。配备锚绳为φ28mm的钢丝绳，长度≥250m/根，使锚绳与水面夹角<15°，以保证船舶的最佳拉系状态和锚的稳定。

4 结语

水域钻探还有很多其它方式，例如坐底式钻探平台、木笼平台、索桥式平台等等。这些钻探平台都有自身的一些优缺点，本文简单介绍了近年比较常用的几种钻探平台，在工程勘察时根据自有设备、水况、工程规模、技术要求等实际情况，选择适当钻探方式，有利于确保水域钻探施工安全，提高工作效率、精度和经济效益，由于本人水平有限，介绍较为简单，亦或有不正确的地方，欢迎读者进行探讨或批评指正。

参考文献：

[1]范胜光.自升式水上钻探平台的设计建造及使用[J].西部探矿工程，2013（8）.

[2]田红军，韩金亭，付殿军.沉塔式水上钻探平台的设计[J].山西科技大学学报（自然科学版），2002（3）.

作者简介：

杨万年（1972- ），男，汉族，籍贯：江苏淮安市，大专，技师，主要从事水上钻探施工及管理。