1引言
21世纪，人类进入大规模开发利用海洋时期，海洋经济发展提速，给疏浚业带来新的发展机遇，也对疏浚业设备和技术提出了更高的要求。目前全球疏浚工程正变得越来越复杂，主要体现在疏浚深度不断加大：越来越多的港口航道疏浚标高低至-20m以下，特殊项目疏浚标高甚至低于-50m，疏浚土质也由此变得越来越复杂。若疏浚土质为岩石，则需要特定施工船舶或特殊施工工艺才能清除，其施工难度和成本较一般砂土疏浚要高得多。若在工程项目前期未能够准确掌握海底礁石分布状态和方量情况，势必加大项目进展的风险，因此寻求一种可靠的海底礁石探测方法是有效规避项目风险的关键所在。2海底礁石地质特征 岩石是在大自然中广泛存在的地质岩体，按成因的不同，可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩。岩浆岩由岩浆形成，产状复杂多样，有岩床、岩盆、岩盖、岩鞍、岩基、岩株、岩脉、岩墙等；沉积岩是成层堆积的松散沉积物固结而成的岩石，具有明显的可反映物质沉积规律的结构特征，产状较为单一，多为层理和层状，只有在受到后期构造运动的影响和改造下才会变得复杂；变质岩是岩石在高温高压下经变质作用形成，产状普遍较为复杂。三大类型岩石均有可能分布于近岸海底，常见有花岗岩、生物礁灰岩、砂岩、泥岩、页岩、混合岩等。
港口、航道、水利、海洋工程中一般将埋藏于海面以下的岩石称为海底礁石。海底礁石按埋藏情况，可分为裸露礁石和埋藏礁石。其中埋藏礁石上覆地层则称为礁石覆盖层。覆盖层土质多样，有淤泥、粘土、砂、砾石及其混合物等。同时，由于土质的多样性，礁石覆盖层的致密程度也不尽相同。按
海洋物探技术在近岸海底礁石探测中的应用
The Application of Marine Geophysical Prospecting Technology in the
Detection of Offshore Reefs
张惟河
（中交广州航道局有限公司，广州510220）
ZHANG Wei-he
(CCCC Guangzhou Dredging Co.Ltd.,Guangzhou510220，China)
【摘要】论文介绍了海底礁石地质特征，同时通过重点分析几种常用的海底礁石探测技术方法特点，说明了海洋物探是目前海底礁
石探测最值得推荐使用的技术方法，其效率高、成本低、适应性强、适用范围广的特点能够很好地满足海底礁石探测的各项要求，并在
相关工程项目得到了有效应用。实践证明，海洋物探法可精确还原疏浚区海底礁石分布状态，为项目提供可靠的数据支持。
【Abstract】This article introduces the geological characteristics of submarine reefs.At the same time,by focusing on the analysis of several
commonly used seafloor reef detection techniques and methods,it shows that marine geophysical exploration is currently the most
recommended technical method for submarine reef detection.The characteristics of strong nature and wide application range can well meet the
requirements of submarine reef detection,and it has been effectively applied in related engineering projects.Practice has proved that marine
geophysical methods can accurately restore the distribution status of subsea reefs in the dredged area and provide reliable data support for the
project.
【关键词】物探技术；海底礁石；探测应用
【Keywords】geophysical exploration technology;subsea reef;detection application
【中图分类号】TN62【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2020）03-0186-04
雷州市附城中学【作者简介】张惟河（1986-），男，福建福州人，工程师，从事海洋工
程地质勘察研究。
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分布状态，海底礁石还可大致区分为连片礁石和孤立礁石。3海底礁石探测技术
目前，国内外常用的海底礁石探测技术有海域工程钻探、礁石钎探测量、海洋地球物理探测以及人工探摸等，其中人工探摸作业仅能探测海底裸露礁石，效率低、成本高、定位差，且受海况条件影响明显，一般仅作为辅助探测手段，暂不做详尽介绍。
3.1海域工程钻探
海域工程钻探手段，是通过钻机钻取海底岩芯，判断岩石类型、观察岩石节理、破碎情况、风化程度和岩芯采样率等，初步判断岩石的可挖性。再通过室内土工试验，包括岩石的无侧限抗压强度试验、点荷载试验等最终确定其施工工艺。工程钻探是目前进行岩石定性分析最为直接、有效的方法，但是由于其采用点状作业方式，作业周期长、成本高，而且还易受海况条件限制，同时对于岩层产状起伏较大的海底礁石区域，很难进行准确的岩石定量分析。 3.2钎探测量something的用法
礁石钎探测量与人工探摸类似，大多时候仅作为辅助手段进行疑似海底礁石探查。测量过程中，首先用探杆探测海底表面水深，记录下测点的点号、水深和测量时间（或水位），然后靠人力钎探穿透覆盖层至礁石岩面，并记录下对应的水深和测量时间，从而达到探知礁石分布状态的目的。其作业效率低，受覆盖层厚度和覆盖层土质致密程度限制明显[1]。
3.3海洋地球物理探测
随着海洋物探技术的不断发展，越来越多的物探设备应用到了海底礁石探测中。这类设备能够更有效地测量出海底礁石的状态，使测量的结果更准确，另外还不受测量范围的限制。当前，用于海底礁石
探测的主流物探设备有多波束测深系统、侧扫声呐系统和浅层剖面系统，三者被业界分别形象地比喻为“水下地形地貌仪”“水下照相机”和“水下CT”。它们都是声学设备，发射的声波频率各有不同，均以声波接触海底介质或目标物反射回来的信号的物理性质差异作为研究基础。
多波束测深系统大部分以200~400kHz的工作频率进行探测的，利用发射换能器和接收换能器阵列向海底发射和接收声波波束的原理，获取大量海底被测点的水深值，从而比较可靠地绘制出海底地形的三维特征[2]。侧扫声呐利用声学换能器发射低入射角高频声脉冲扇形波束，接收单元接收回波信号，并经过数据处理单元，呈现出二维海底地貌图，其工作频率有100kHz、400kHz和900kHz等，频率不同对应的扫宽也不相同[3-4]。浅层剖面探测系统的工作频率主要为400hz-20khz，频率不同声波穿透能力也随之不同，利用声波换能器垂直向下发射声脉冲，声脉冲不断进行穿透和反射接收，从而探知地层垂向结构和性质，进而反映海底浅部地层的分层情况[5]。
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多波束测深系统能够获取海底地物准确的位置信息等定量数据，却难以对海底地物进行详细的定性分析；侧扫声呐可获取高清的海底二维图像[6]，可根据图像的明暗信息对海底地物进行定性分析，但无法进行定量分析；浅层剖面系统以获取浅层地质剖面为主，能够较为清晰地划分出海底浅部地层界面，可探知礁石岩面标高和覆盖层厚度等信息，但无法对测区进行全覆盖探测，且对海底表层土质类型的区分效果一般。
可见，以上三种探测方法具有很强的互补性。通过互相配合使用，并将其信息进行整合处理，能够高效完成对海底及其浅部地质的定性和定量分析，从而精确还原海底浅部礁石分布全貌。同时海洋物探采用走航式作业方式，作业效率高，在海况复杂的调查区域也能正常开展工作，适应性强。
4海底礁石地质特征与探测方法
海底礁石类型多样，地质特征也十分复杂。在进行海底礁石探测工作前，可通过分析海底礁石的类型、分布特点、地质演化过程，覆盖层厚度以及覆盖层土质等的情况，来选择最合适的探测方法、布置最佳的作业计划。
在进行未受后期构造运动明显影响的沉积岩礁石区探测时，考虑到它的产状较为平整，岩面起伏变化不大，钻探和物探均可作为探测手段，物探计划测线和钻孔点间距在相关规范要求允许范围内可适当加大，若礁石为裸露状态或埋深较浅且覆盖层土质疏松，则也可考虑进行钎探测量，若礁石埋藏较深且覆盖层土质相对较为密实，浅层剖面设备需考虑采用高能量、低频率的仪器型号，保证礁石探测效果；在进行产状复杂、岩面起伏变化较大的岩石地层礁石区探测时，物探则是最佳的探测手段，但其测线间距应尽量缩小，其他探测方法可视情况做相应选择；在进行海底孤石探测时，物探是一种相对较为合适的探测手段，而钻探和钎探不予以考虑；在礁石测区面积较大，建议使用物探手段进行探测，钻探和钎探仅考虑作为辅助手段进行疑似礁石确认。
综上所述，分析海底礁石的地质特征情况，对探测方法
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的选择、物探设备选型和计划测线布置、钻孔孔位和钎探点位布设等都有重要的参考价值和指导意义。海洋物探方法具有适应性强和适用范围广的特点，同时海洋物探采用走航式作业方式，高效且成本低，是目前进行海底礁石探测最
值得推荐的方法，在某些特定情况下，可考虑运用钻探和钎探进行礁石探测或作为物探的辅助手段进行疑似礁石确认。
5海底礁石探测应用实例
5.1工程项目背景
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国内某航道扩建工程，长度约11.9km，分为航道内段和航道外段。航道内段设计标高-21.5m，疏浚范围内分布有大量的礁石，礁石分布状态复杂，有连片礁石区，有零星礁石，有裸露礁石，也有埋藏礁石，因此该工程除了传统上的砂土疏浚外，还要进行局部区域的炸礁施工。为保证投标报价准确和施工过程风险可控，需要在项目前期摸清该区域的礁石分布状态和礁石方量。
5.2应用实例
该工程区域礁石分布状态复杂，采用钻探和钎探等其他方法均很难满足探测要求，而通过多波束、侧扫声纳及浅层剖面仪的组合使用，能够很好地满足探测要求。针对测区内海底礁石的分布特征，进行了物探设备包括多波束、侧扫声纳及浅层剖面仪的选型工作，各设备选型情况见表1。
表1物探设备选型情况
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序号设备名称型号工作频率说明
1多波束Sonic2024200kHz获取高精度的水下三维
地形数据
2侧扫声纳4125P400kHz获取海底裸露礁石的分
布范围
3浅层剖面仪ChirpIII2—7kHz获取埋藏礁石的分布状
态信息
禁欲主义勘测作业过程中，由于多波束和侧扫声纳的工作频率较为接近，同步作业会造成一定的信号干扰，影响勘测数据质量，同时考虑到多波束数据作为最基础的研究资料，
对后续侧扫声纳和浅剖测量的计划布置有指导意义，所以首先进行多波束扫测，随后再进行侧扫声纳和浅剖测量。其中多波束和侧扫声纳对海底进行全覆盖扫测，浅剖则按照40m测线间距进行测量。作业过程严格按照相关规范要求进行。
内业处理过程如下：首先利用多波束数据绘制三维海底地形地貌图（图1），然后根据侧扫声纳镶嵌图绘制出海底裸露礁石大致范围（图2），最后通过两者数据和图形的相互比对，准确描绘出海底裸露礁石的位置范围，然后将绘制完成的裸露礁石范围图作为浅剖内业处理的底图文件与浅剖数据进行比对验证，绘制海底和礁石岩面（图3）。
图1多波束三维水下地形地貌图
裸露礁石
水体
裸露礁石
图2侧扫声纳镶嵌图
裸露礁石
裸露礁石
埋藏礁石
图3浅地层剖面图
该项目通过多波束、侧扫声纳及浅剖仪的组合使用及对三组数据的对比和互补，精确地还原了该测区范围内海底礁石分布状态和方量情况：总共探明海底礁石42处，其中裸露礁石35处，埋藏礁石7处，总炸礁方量约21万方。目前从现场炸礁施工反馈信息了解，海底礁石探测成果准确可靠，有效保障了项目施工的顺利推进。
6结语
①多波束测深系统、侧扫声纳系统以及浅层剖面系统组
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合使用，能够形成很好的互补效果，并且具有效率高、成本
低、适应性强、适用范围广的特点，在海底礁石探测中较其他
探测方法优势明显。
②对于海底礁石这种具有明显特征的地质体，采用物探方法即可满足探测要求，但是物探方法也存在一定的不足，即由于其不能直接获取礁石的的工程特性，如礁石的风化程度和抗压强度等，往往需要一定数量的钻孔资料作为参考。
③在进行海底礁石探测前，查阅相关地质资料，并对测区及临近区域进行现场踏勘，进而运用地质知识和地质思维分析海底礁石地质特征及其地质演化过程对海底礁石探测分析具有一定参考意义。
④目前三个设备系统间的数据融合技术还有待进一步完善。未来可针对多波束数据、侧扫声纳数据以及浅层剖面数据有机融合问题及如何形成更为直观、信息更全面的三维
数据成果做更深入研究。
【参考文献】
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【2】JTS/T319—99.疏浚工程技术规范[S].
【3】来向华，潘国富，苟诤慷，等.侧扫声呐系统在海底管道检测中应用研究[J].海洋工程，2011，29（3）：117-121.
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【5】张惟河，梁思明，杨仁辉.侧扫声呐和浅地层剖面仪在科伦坡近岸海底表层淤泥探测中的应用[J].港工技术，2014，51（5）：86-91.【6】Quinn R,Forsythe W,Breen C,et al.Comparison of the maritime Sites and Monuments Record with side-scan sonar and diver surveys:A case study from Rathlin Island,Ireland[J]. Geoarchaeology,2002,17（5）:441–451.
置，更容易产生。
磁性开关故障率高的主要原因如下：磁条使用时间较长，磁条有退磁现象；使用环境中有磁场干扰现象，如南方的东阳地区和北方的霸州地区，地球本身的地磁场非常高，产生的电磁干扰信号强；电梯使用的场所特殊，在短时间内能释放强电磁，如大型肿瘤医院，医院内部有大型CT扫描仪，这些设备一旦启动都会引起电梯磁开关平层误动作。
遇到这种由于开关元器件引起的问题，一般解决的方案也只能是更换符合电梯相应运行速度范围内使用开关后能解决；如果电梯运行速度快，那么需要更换响应速度更快的平层开关，如果有磁场干扰，也需要更换非磁性工作的开关（光电开关）。
第六，电梯钢丝绳淋过雨水或电梯使用环境中空气湿度大（如游泳馆、洗浴中心等），导致钢丝绳绳芯中润滑油晰出。引起电梯钢丝绳与曳引轮的曳引能力下降，此种情况现场还是比较容易判断的。限场查看电梯使用环境是否有水汽以及钢丝绳上是否有油水混合物既能判断。当然出现这种情况只能更换相应规格的钢丝绳解决。
第七，钢丝绳含油率太高，导致打滑产生。
这个情况在电梯机房中能通过曳引轮上的挡绳杆或是曳引轮防护罩上的油渍进行判断，如果确实是含油过多，那么防护罩内侧油污会非常严重，甚至会有渗油从防护罩上滴漏。这种情况也是只能通过更换含油率低一些的钢丝绳解
决。
这种电梯一般出现在更换过钢丝绳，尤其是夏天气温比较高的时候，室外观光电梯更容易出现。主要原因是夏天的气温比较高，电梯绳芯中的润滑油粘度系数降低，容易析出油脂，再加上夏季气候中，空气中普遍湿度普遍比较大所致[2]。
第八，电梯加、减速度过大，导致打滑。
电梯的加、减速度一般是按照0.5取值。加、减速度不符合要求时会导致电梯由于惯性原因，冲过终点或是未到达终点就停车了，此问题，现场比较容易发现。一般通过电梯调试工具修改电梯运行参数，调整合适运行加减速度参数即可
3结语
总而言之，电梯曳引轮上出现钢丝绳的打滑问题较为复杂，在实际中必须要对其进行系统的分析，了解实际的状况与具体的工况信息，及时发现问题，及时解决问题，通过科学的方式与手段，加强现场维护与保养，进而减少电梯钢丝绳打滑现象的出现，从而从根本上保障电梯运行的稳定性以及安全性，避免各种安全隐患问题的出现，在最大程度上保障人身安全。
【参考文献】
【1】姚文志.曳引式电梯钢丝绳打滑原因解析[J].科技尚品，2017(6)：135,154.
【2】矫健.电梯安全钳试验中的打滑问题分析[J].中国特种设备安全, 2010,26(01):23-24.
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