第 3 部 分 規劃地面調查
13. 入侵性地面和地下水
量(GEO,2017a),應參考 BRE(1981)關於水溶性硫酸鹽濃度的測定,若在採樣 和測試出現延遲,可改變 pH 值,可能的話,應在現地進行判定。
[Amd GG2/01/2017]
從鑽孔取樣的水可藉由鑽井的沖洗水或其他的沖洗介質來加以改變,因此,除非採 取特殊預防措施,否則對鑽孔樣本進行硫酸鹽和酸度測試可能不具代表性(見第 20.3 節)。
13.3 鋼材潛在腐蝕調查
鋼腐蝕可能性可藉由電阻率、氧化還原電位、pH 值、氯離子含量、硫酸鹽總含量、硫 酸根離子含量和硫化物總含量的測試來進行評估,地質指南 6(GEO 2017b)提供這些 測試的詳細資訊,內容也述及非侵蝕性鋼材環境的相關限制。化學測試應在未受干擾 的試樣上進行,試樣在採樣後應立即放入乾淨的氣密式容器中。若可能出現細菌污染 時,應將未受干擾的樣本放入滅菌容器中並按照 BSI(1990)進行測試(另見第 13.2 節和表 12)。
[Amd GG2/01/2017]
13.4 含工業廢棄物填土調查
工業廢棄物可能含有多種化學物質,這取決於產生廢棄物的工業流程。某些化學物 質對地下結構中的混凝土或鋼材具有高度侵蝕性,有些可能是高度腐蝕性甚至是有毒 的物質。最後兩個地質特徵可能造成重大的結構問題,如污染地面的干擾或處置或污 染地下水的處置。局部性調查可找廢料來源,顯示填土和地下水的 pH 值和酸鹽含量 的污染程度。可能需對地面條件進行詳細的化學研究。
Naylor 等人(1978)提供進一步的指南內容。
14.水上地面調查
14.1 通則
相較於乾地工程,水下鑽孔存在特殊困難,可提供相當穩定的工作平台,如台架、
駁船或船隻,並鑽孔穿過工作平台和水底間的管道。越來越多的場合使用各種滲透測 試技術(Blacker & Seaman, 1985),在某些情況下,將特殊設計的鑽孔、鑽探或穿 透測試設備降到水底,即可藉由遙控器或潛水員進行作業。關於某些設備,穿透深度 從 5 米以下到其他設備的 20 米或更多。地球物理技術也用於從鑽孔獲得相關資訊或進 行鑽孔前的初步調查(見第 33 章)。
在土地調查中選擇合適的海洋調查設備主要取決於預期的地面條件和調查目的,在 海洋調查中需其他因素,這包括水深、波浪作用引起的船舶隆起、潮汐波動和水流
(Blacker & Seaman ,1985)。此外,鑽井船所需的工程區域需有超出船舶尺寸的錨 線安全餘量,在船隻兩側,錨的一般間距可達 50 米。
工程範圍包括鑽孔、取樣和原位測試等方法,需仔細考慮這具體取決於現場的特殊 困難性。在水上進行工程時,需適當考慮安全要求、航行警告及政府部門和其他當局 的相關規定。
為避免干擾海上交通,需通知海事處進行調查以便發出航海通告。需特別考慮調查 或船舶可能到達的危險場所,例如,靠近啟德機場跑道的船隻不得對飛機構成危險,
任何此類工程許可需先取得民航處的許可。同樣地,如果要在水下隧道、管道或主要 公用設施附近進行工程,需先取得地下鐵公司、海底隧道公司、水務署或各公用事業 公司的許可(見附錄 A 和 B)。
在水面上進行地面調查往往比在陸地上進行類似調查來得更昂貴和更耗時,可藉由 縮小調查範圍來節省開支。應對地面調查的要求進行實際評估,因為這方面可能耗費 財力。
熱帶氣旋可能導致調查中斷,特別是在夏季。當皇家天文台發出(或預測)第 3 級 或以上的強風警告訊號時,較保險的措施是讓船隻前往避風港。
14.2 階段和平台
在可提供穩定工作平台的地方,如石油鑽井平台和碼頭或專用的台架和鑽塔時,通 常可使用傳統的陸地地面調查鑽井設備、採樣和現場測試方法。執行現有結構工程 時,可能需要在水上建構懸臂平台用於安裝鑽機。當較淺的水面靠近岸邊鑽井時,在 陸地到鑽孔位置處建構台架可能更方便,或在鑽孔處建構支架或其他塔樓可能更加經 濟,在此情況下,需提供鑽井設備所需的運輸設備。某些塔樓構造可在各個鑽孔位置 間移動,無需加以拆卸。
自升式平台和配有樁腳的特殊器具可浮動定位,然後從水中頂起立在樁腳上,可整 合機動性並滿足固定工作平台的要求。
自升式和其他固定平台可有效克服隆起問題並可以實現高標準的鑽孔、測試和採樣 要求,目前在香港可用的自升式平台可在不超過約 12 米的水深下進行作業(平板 3A)。
所有台架、塔樓和平台的設計應考慮海床性質,即潮汐、波浪和膨脹條件所引起的 波動水位。重要的是,這種結構應夠堅固可讓鑽孔作業足以抵抗波浪、潮汐流動、其 他洋流及漂浮的碎片。
14.3 船舶
適合鑽井的浮動船類型取決於許多因素,例如,水流是否被遮蔽或打開、海底的錨 固性能、船上是否需要為人員提供住宿、可能的天氣條件、水深和水流強度。在內陸 水域,1 艘小型錨泊駁船可能就足夠,但在保護較少的水域中,應採用非常大尺寸的 駁船和較重的錨桿。在近海通常使用船舶,應提供人員住宿節省輔助船隻供應之所 需。
若使用駁船進行工程,則需使用輔助船舶處理繫泊設備,但在某些情況下,船舶需 能夠鋪設和拾取自己的繫泊設備。通常需要 4 個或 6 個點繫泊,船錨應能夠發揮最佳 的固着性能。在深度超過 80 米的水中,傳統的繫泊設備作業上變得困難,船舶應考慮 使用電腦控制的推進裝置。
考慮到潮汐、波浪和膨脹條件(板 3B),需採用特殊技術來處理波動的水位,特 別是在鑽頭和鑽孔底部間需保持恆定壓力的旋轉鑽井作業時(Smyth & McSweeney 1985)。當預計隆起高度超過約 300mm 時,若要獲得高品質的樣本,需採用升沈補償 器系統。升沈補償系統可讓鑽柱、採樣設備與飛行器的垂直運動彼此隔離(Blacker & Seaman 1985)。
浮橋和駁船應使用至少是水深 5 倍多的錨線,將其錨固在角落處,在曝露水域中需
藉由記錄至少 6 個連續波的波峰和波谷水位,即可讀取潮汐測量儀的讀數,可採用 平均峰值和平均谷值的水位作為該時刻的潮位,潮位計應參考香港的海圖基準面(比 主要基準面低 0.146 米),讓讀數可用於取得海底和地下地質邊界的沉陷水平高度。
14.7 鑽孔、採樣和測試
海洋調查通常會遇到風化基岩下面土壤層海相和沖積沉積物,各個土壤層視界可能 包含截然不同的材料,可能需採用不同的調查技術(Beggs 1983;另見第 12 章)。
關於海洋研究,推進孔的旋轉裸眼法優於旋轉鑽孔法(見第 18.7.1 節)。鑽井泥漿 應作為沖洗介質並在不需要套管時用於穩定鑽孔,在某些情況下可使用電纜工具鑽孔 技術,如用於界定合適的海上借用區域。有可伸縮三管岩心筒的旋轉鑽井(參見第 19.8 節)通常用於調查現場岩石風化的土壤,如陸基調查。
若在採樣過程中不使用固定平台時,則需特別注意避免隆起引起的樣本干擾。軟土 的連續採樣可使用 Delft 或瑞典鋁箔取樣器進行調查,但這些採樣器對隆起特別敏感,
只能在固定平台上進行調查作業。使用 Delft 採樣器時,應注意避免流體壓力不平衡造 成的尼龍護套頸收縮及海洋沉積物殼體造成的護套撕裂。
鑽孔的一系列現地測試都可用於海洋調查,包括標準滲透試驗、葉片剪切測試和滲 透性測試。靜態觸探滲透測試和地球物理測試也很有用,在葉片剪切測試下,最好在 軟泥海床上為設備提供穩定的支撐(Fung 等人, 1984)。
管道地基、污染監測和類似的專案計劃通常僅需進行淺層海床材料和特殊的海洋調 查,使用抓取採樣器、重力取芯器或震動器可取得這些受干擾的淺層海床樣本,抓取 採樣器是這些設備中最簡單的設備,但它只能從海床最上面的 0.5 米處獲得樣本。重 力取芯器通常由 3 米長的開口筒組成,可藉由自身的重量掉落並穿透海床。震動器由 電動震動器驅動,根據海底材料可穿透 3 至 6 米深度。使用這些方法回收的樣本品質 通常較差,但仍適用於各種分類測試,這些方法的主要優點是可在相當大的區域內快 速採集樣本(Blacker & Seaman ,1985)。
15. 地面調查人員
增加專案計劃的規模和複雜性也會增加地面條件和調查技術的複雜性或降低承包 商人員的作業可靠性,造成監督工程師或地質專家耗費更多的時間。嚴格執行計劃有 賴於高標準的平台確保其工程的成功執行或安全性,監督人員通常需爲現場的全職工 作人員。只有在進行小型地面調查作業確認工程目的且工程僅涉及簡單的調查技術 時,才考慮將工程監督完全委託給相關的技術人員。
技術人員通常是在現場的全職工作人員。若多個鑽井平台同時運行、同時進行多個 現場測試或儀器安裝或工程分佈範圍廣時,可能需要許多的現場技術人員。
監督作業的工程師或地質專家應了解調查所需的資訊類型,隨時與指導地面調查作 業的工程師或工程地質專家或與專案計劃設計師保持密切聯繫(見第 15.2 節),確保 依專案計劃的相關規定。在大多數情況下,專案設計師在地面調查工作期間多花些時 間在現場是值得的,可藉此充份瞭解實際的地面條件。可能的話,監督的工程師或地 質專家應與地面調查作業的承包商無涉保持公正獨立的立場。若情況並非如此,則規 劃指導地面調查作業的工程師或地質工程師應該採取措施確保達成足夠的現場監督品
監督作業的工程師或地質專家應了解調查所需的資訊類型,隨時與指導地面調查作 業的工程師或工程地質專家或與專案計劃設計師保持密切聯繫(見第 15.2 節),確保 依專案計劃的相關規定。在大多數情況下,專案設計師在地面調查工作期間多花些時 間在現場是值得的,可藉此充份瞭解實際的地面條件。可能的話,監督的工程師或地 質專家應與地面調查作業的承包商無涉保持公正獨立的立場。若情況並非如此,則規 劃指導地面調查作業的工程師或地質工程師應該採取措施確保達成足夠的現場監督品