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2022年08月25日

如何在波浪起伏的海上进行地质钻探？国机集团有神器

“一桥飞架南北，天堑变通途。”通车半年多来，粤港澳三地的人们已经切实感受到港珠澳大桥带来的交通便利。

资料图片：港珠澳大桥蜿蜒宛如长龙。（新华社记者梁旭摄）

当我们从空中俯视这座世界上最长的跨海大桥时，会发现她是弯曲的。其实，细心的你可能早就发现了，不光是港珠澳大桥，大多数跨海大桥看上去都是弯的，路面也会时有起伏。

这是为什么呢？

参与港珠澳大桥建设的国机集团中地装衡探公司讲述了大桥建设背后的秘密。

原来，之所以要这样修建，除了考虑海水流向、行车安全、船舶通航、环境协调（美学）等方面的因素，还主要取决于大桥所处海域的地质条件。

港珠澳大桥建设要经过的地方，地质条件非常复杂。2010年，为查明相关的工程地质和水文地质条件，为大桥初步设计提供所需资料，海上工程勘察钻探提上了日程。

当时，国内浅海海洋工程勘察钻探设备发展较落后，施工队伍大多采用传统陆地立轴钻机和四角塔进行组合改装，但这种改装钻机无法克服由于海洋波浪起伏造成钻探平台的升降问题，容易引起钻探设备的损坏，存在很大的安全隐患。

“工欲善其事，必先利其器”，作为国内地质装备制造骨干企业，中地装衡探公司知难而上，在没有现成技术资料可参考的条件下，勇敢承担了研制新型海洋工程勘察钻探装备的重任。

经过持续攻坚，中地装衡探公司研制的新型HD系列海洋工程勘察钻机按期交付客户。新型钻机投入施工后，工程应用效果大大提升，突破了传统设备的功能局限性，最终圆满完成了港珠澳大桥的工程地质勘察任务。

这一新型钻机专门针对浅海、江河等水上地质钻探研制，其最主要的创新点，是应用了“液压波浪补偿系统”，该系统可使钻机钻头部件相对于海底岩层始终处于同一高度，不因波浪上下起伏而发生变化。这大大提升了钻机对恶劣海况的适应能力，不仅提高了作业效率和质量，更保证了施工安全。

液压波浪补偿系统

液压波浪补偿系统的奥秘，就在这张示意图上方框框起来的部分，就是液压波浪补偿装置，由蓄能器、液压缸、滑轮组等组件组成。

当钻探船因海浪的影响向下沉时，钻塔及塔顶滑轮也会向下运动，钢丝绳被放松，此时，液压油缸上端的油缸活动轮有了向上运行的空间，油缸无杆腔中液压油的压力变小，蓄能器上端压力气体的压力得到释放，将下端的液压油通过油管压入油缸的无杆腔，油缸活动轮在液压油的推动下向上运动，直至钢丝绳绷直。

反之，当钻探船因海浪的影响向上浮时，钻塔及塔顶滑轮也会向上运动，钢丝绳被绷紧，因为钻头部件有足够的重量，油缸上端的油缸活动轮会在钻头部件重量的作用下向下运行，将油缸无杆腔中的液压油通过油管压入蓄能器。

这样，钻探船虽因海浪而上下起伏，钻头部件却可以始终处于同一高度。

近年来，中地装衡探公司的这种新型HD系列海洋工程勘察钻机已在珠海、海口、三亚、广州、深圳、盐城、杭州等地区投入使用，除港珠澳大桥外、还完成了包括三亚新机场等在内的国内重点海（水）上工程建设项目地质勘察任务，成为了许多客户眼中的海上地质勘探神器。