摘 要:水上钻探施工,平台的固定方法有很多种,文章简要介绍重力锚固定平台,用抛锚船、手持GPS进行抛锚和定位的方法,以及自制抛锚船的结构。工程实践证明本方法行之有效,全面提高了生产效率和对位的精确度。
关键词:水上钻探;抛锚定位;固定平台
1 前言
在有水流动的河面上进行钻探施工,一般将钻机安放在水上平台(或钻船)上,通过移动平台来进行对位,然后用锚固定平台。精确快速对准设计孔位,维护平台的稳固、安全可靠是水上钻探重要施工环节。在苏丹尼罗河SABALOKA水上勘察项目上,我们在吸取前人经验基础上,创新了一种水上平台的固定和对位方法。
2 锚的选择
施工地点河面宽约1000米,水深5-30米,水流速度1-5米/秒,设计钻孔116个,深度20-60米。之前试验了铁锚的方法,想用锚钩勾住河底的岩石,但不起作用。后经过多次试验,最终采用四个"重力锚"加以固定。重力锚是由钢管焊制成的笼子,笼子长1.5米、宽1米、高0.8米,里面装满石块并且封闭。每个锚箱重量在2吨左右。平台的四角安装有卷扬机或绞盘,用钢丝绳与锚箱联接并拉紧,钢丝绳直径16毫米,长度30-50米。(图1)
3 锚位的设计和锚的抛设
根据钻孔的位置,首先在图纸上设计出每个锚的位置并计算出每个锚的坐标,锚位的确定原则是锚位距孔位30-50米,并且一个锚位可以被多个钻孔重复利用。若设计合理,可以最大限度地减少锚的使用量。
利用自制抛锚船进行抛锚,船上配有手持GPS进行导航,每次携带一只锚箱,锚箱上用钢丝绳联接一个空油桶作为浮漂。根据GPS显示,当船行至设计锚位时,击发挂着锚箱的瞬间脱钩,锚箱会在几秒钟内沉入水底,抛锚精度一般可控制在5米之内,可满足使用要求。这样依次抛锚,直至完成所有锚位的布设。
4 平台的精确对位和固定
利用拖船将平台拖至预定位置,平台四角钢丝绳固定到四个锚上,船头要迎水,利用卷扬机和绞盘收紧或放松四根钢丝绳调整平台位置,测量人员用RTK读取钻机立轴处坐标信息,指挥平台的调整方向,直至钻机对准设计孔位。对准后,放下平台四周的四套液压支腿,使支腿插入河底覆盖层,并调平平台使之水平。对位和固定采用了机械,效率和精度都很高,以前至少需要半天时间,现在最多30分钟完成,对位精度很容易控制在100毫米以内。
5 抛锚船的结构
对于将2吨重的锚箱投放到设计的预定位置在开始的时候是个难题,如果使用普通的船抛锚,很容易造成侧翻,锚箱的准确位置无法保证,用自制抛锚船效果很好。抛锚船结构如图2
船体由左右2个浮箱构成,前部设龙门架用于起吊锚箱,起吊用脱钩是瞬间脱钩,可以一下子把锚箱脱开。后部安装大功率船用发动机,中间搭设平台便于工作人员操作。
6 结束语
综上所述,在SABALOKA项目上采用的抛锚定位方法极大地缩短了工程定位的时间,在一定程度上提高了生产效率,在2个月内完成了水上近百钻孔的施工,得到苏丹水利部门DIU的好评,许多方法和设备都是第一次使用,这将对今后相似工程有指导作用。此技术还在进一步完善中,以后会更成熟更高效。
本文得到了高级工程师于同超的悉心指导,在此鸣谢
参考文献
[1]苏丹.SABALOKA 大坝勘察工程施工方案.
[2]孙志峰.水利水电工程钻探规程(SL291-2003)[M].北京:中国水利出版社,2003.
[3]宣贵金,赵秋.水上钻探钻船定位及移动技术.中水北方勘测设计研究有限责任公司.