国核电力规划设计研究院 北京市 100095
摘要：文章结合国内某核电厂海上钻探工程实践，介绍一种适宜在浅海区域钻探工作中使用的钻探平台，该平台材料简单、安装方便，并能克服潮汐、风浪及海水等因素的影响，有效的提高了海上钻探的效率及质量，对类似的工程具有一定的借鉴意义。
关键词：钻探平台；潮汐；风浪；实践应用；海上钻探
目前国内大多数核电厂均建设在海边，很多建（构）筑物需要进行海上钻探。众所众知，核电建设对工程质量要求极为严格，如在施设阶段及工程建造阶段，一般岩体的采取率不应低于85%，破碎岩体的采取率不应低于65%等要求[1]，该要求在陆地上，可以相对比较容易的满足，但在海上，考虑潮汐、风浪及海水等影响因素，需要利用辅助设置有效克服上述影响因素后，方能满足相关钻探质量要求，于是海上钻探平台便应运而生。本文便以国内某核电厂工程（以下简称“本工程”）海工构筑物钻探工作为背景，介绍海上钻探平台设计及实践应用。
1工程条件
1.1海况条件
本工程场地紧靠海湾，属温带大陆季风气候，多年平均年降水量600～900mm，降水主要集中在6～8月，尤其集中在7～8月，台风多集中7～9月，最大风速27m/s，涌浪是工程海区主要存在的波浪类型，约占实测数据的31.38%，其次为风浪与涌浪相当的混合浪，约占28.99%，再次是涌浪为主的混合浪，约为16.88%，然后是风涌浪，约为15.41%，海区风浪比例最小，仅为7.34%，强浪向和常浪向均为NE向，全年97.5%是3级及3级以下波浪，4级、5级的波浪在各个季节均出现。潮汐属不规则半日潮，每个潮汐日（大约24.8小时）有两次高潮和两次低潮；两次高潮或两次低潮的高度相差较大，日潮不等现象显著；根据工程场地潮位站资料：年最大潮差2.33m，年最小潮差0.22m，年平均潮差1.28m。
1.2 地质条件
本工程场地地貌为海积平原地貌，上覆地层依次为粉细砂、淤泥～淤泥质土（夹有砂土及粘性土）以及残积土，下伏地层主要为全风化～微风化新元古代青白口系花岗片麻岩，其中发育中生代脉岩：煌斑岩、二长闪长岩和正长斑岩岩脉。
2钻探平台设计
2.1设计目的
为了满足设计要求，完成勘察任务，所设计钻探平台具备以下特性：具有较高稳定性及安全性，不易受一般潮流、风浪的影响，为采取高质量的岩芯提供必要的条件；构件材料要求简单，其安装、拆卸及运输简易。
2.2设计方案
整个钻探平台面积约为54m2（6m×9m），高度0.60m；正常工作时总重约12吨，包括平台自重、钻机（含钻杆）、钻探操作人员及其他辅助设备。整个平台系统包括安放钻探及辅助设备的平台、加装底座的支腿及平台升降系统（详见结构示意图），现分述如下：
平台结构：主框材料采用14#工字钢、下部主梁采用 10mm×10mm角铁、下部次梁采用 5mm×5mm角铁，全部采用电焊联结，平台工作区域加铺厚度为0.40cm防滑丁字铁板，钢框架内填充多块方块状泡沫浮体以提供浮力，经过计算最大浮力约为32吨，满足平台总重12吨及操作人员重量的需要。
平台支撑：采用4根直径156mm，壁厚10mm的钢管（加装底座），分布在平台四角，直接固定在海基。
升降系统：利用液压升降油缸、升降杆及人工倒链（手拉葫芦）组成的升降系统同时提供动力，将平台升至预定高度；并利用平台自身重量降落平台。
1.钻探设备、2.升降系统、3.平台框架、4.泡沫块体、5.平台支撑
图3.2 平台结构示意图[2]
3钻探平台的实践应用
3.1平台搭建
平台搭建的地方需要具备以下三个条件：地质条件相对较好，能承载平台和吊车的重量，地形相对平坦，必须选在潮间带，且退潮露出陆地的时间大于4小时，涨潮的水深大于1m。
选好搭建位置后，先利用垫块将平台放置离地面约0.4m的位置，然后依次安装平台支撑、升降系统及钻探设备等；平台搭建完成后，当涨潮平台浮起的时候，用船或反拉锚的方式将平台拉至水深相对较大的区域。
3.2钻孔放样
在本工程中，钻孔放样主要使用全站仪或GPS测量定位仪，可根据钻孔离岸的远近进行选择。放样时，测工持浮标、棱镜或GPS定位仪乘交通船缓慢行驶至欲放样处，测出大概位置，其误差范围控制在10m左右，将浮标投入水中。当钻探平台移动至浮标附近，在钻探平台前后左右四个方向抛四个锚，再将棱镜或GPS定位仪置于钻机立轴处，通过多次测量和调整锚绳长度，使钻机精确对位。钻孔高程应根据多次同步测量的水深与水位确定，并用下入水中的套管的长度作校核[3]。
3.3钻探实施
由于平台与海底之间隔着一层流动的水体，需从平台向下垂直打入隔水套管，隔水套管长度直至海底地层中，防止海水进入钻孔中，另外也具有钻探导向作用。
为了防止钻孔坍塌及掉块，需采用多套管跟进的方式：多套管级配为φ146、127mm及75mm双层岩芯管（隔水套管为φ146mm），用φ110mm钻具φ127mm套管跟管施工至强风化地层，为了保证岩芯采取率，岩石钻孔采用75mm口径双管单动钻探，取芯工艺采用金刚石绳索取芯工艺。多套管设置分担单层管的管壁阻力，使跟管、拔管能顺利进行；双管单动钻探保证了岩芯采取率；金刚石绳索取芯工艺提高了钻探效率。
结语:本文介绍的钻探平台可实现快速拼装，钻探作业时不受潮汐及风浪变化的影响，适宜在浅海区域钻探工作中使用；该钻探平台应用后，使本工程的实际工期提前了20%，各项钻探指标均满足技术要求，同时也对类似的工程具有一定的借鉴意义。
参考文献
[1] DL/T5409.2-2010，核电厂工程勘测技术规程 第2部分：岩土工程[P]. 北京:中国电力出版社出版,2010.
[2]邢伟.一种平台钻探:中国, 2014200041115 [P].2014-12-177.
[3] JTS133-1-2010，港口岩土工程勘察规范. 北京:人民交通出版社出版,2010.
论文作者:邢伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/2
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