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  • 水電站斜孔鉆進(jìn)施工工藝論文

    時(shí)間:2024-08-14 11:09:38 建筑學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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    水電站斜孔鉆進(jìn)施工工藝論文

      1工程概況

    水電站斜孔鉆進(jìn)施工工藝論文

      為了重點(diǎn)查明左岸巖體內(nèi)斷層分布情況、壩基基本地質(zhì)條件與水文地質(zhì)條件,地質(zhì)工程師布置了與水平方向夾角為30°傾斜角、320°方位角的鉆孔,該孔設(shè)計(jì)孔深100m,終孔孔徑不小于91mm。鉆孔取芯要求為:弱風(fēng)化帶巖體采取率達(dá)85%以上,微新巖體達(dá)90%以上。

      2地質(zhì)條件

      攀枝花銀江水電站左岸地層主要有下元古界變質(zhì)巖系,震旦系上統(tǒng)碳酸鹽巖二疊系下統(tǒng)陽新組碳酸鹽巖,上統(tǒng)峨眉山玄武巖,三迭系上統(tǒng)~白堊系的碎屑巖類,并有不同時(shí)期的巖漿巖廣泛出露。區(qū)內(nèi)侵入巖主要有晉寧期石英閃長巖、輝長巖、斜長花崗巖、閃長巖,華力西期正長巖、花崗巖、輝長巖等類型。下元古界構(gòu)成本區(qū)基底,其它地層形成蓋層。第四系河流沖積、洪積在河床中廣泛分布,崩塌堆積和殘坡積零星分布山麓地帶。巖體裂隙發(fā)育,查閱相關(guān)區(qū)域地質(zhì)資料,取芯多為碎屑狀及小碎塊狀,區(qū)域內(nèi)的斷層對斜孔鉆探施工有一定的影響。

      3鉆孔實(shí)施

      3.1施工準(zhǔn)備

      (1)用測量儀器準(zhǔn)確放樣鉆孔孔位。(2)平整鉆場完成以后,采用現(xiàn)澆混凝土固定鉆機(jī)底座,對正孔位,固定鉆機(jī)。(3)鉆機(jī)安裝完成后通知現(xiàn)場地質(zhì)及測量工程師,對孔位及傾斜度進(jìn)行確認(rèn),經(jīng)檢查合格后方可進(jìn)行下一道工序。(4)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備情況,選用重量較大、重心低、功率大、性能穩(wěn)定、操作靈活以及安全可靠的XY-2型油壓鉆機(jī),匹配395柴油機(jī)作主動力。(5)水泵選用湖南長沙生產(chǎn)的BWQ-160型泥漿泵,該泵的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定、排量均勻。(6)根據(jù)斜孔的設(shè)計(jì)深度并結(jié)合地層情況,選配普通50鉆具鉆桿,單根長度為1.0~3.0m,有利于保證鉆桿整體剛度并控制鉆孔方向。(7)與鉆機(jī)配套的鉆塔不能用于斜孔施工,需現(xiàn)場加工斜傾角專用鉆塔。

      3.2鉆機(jī)安裝與調(diào)試

      (1)按照測量儀器測定的孔位和已澆好的底座,將鉆機(jī)及動力部分安裝水平、穩(wěn)固。(2)調(diào)試鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器,將角度定為30°、方位角320°,經(jīng)現(xiàn)場地質(zhì)和測量技術(shù)人員確認(rèn)并符合要求后方可最終固定設(shè)備,準(zhǔn)備開鉆。

      3.3鉆進(jìn)參數(shù)選擇

      (1)鉆壓。在斜孔鉆進(jìn)中,鉆頭所需壓力全部靠機(jī)械施加,其中一部分用于克服鉆具與孔壁的摩擦,因此斜孔鉆進(jìn)要求的壓力比垂直孔要大。(2)轉(zhuǎn)速。由于巖石巖性較脆、較碎,鉆進(jìn)攪動后巖石容易成碎屑,宜采用中低速鉆進(jìn)。(3)泵量。斜孔沖洗液不容易返出,排粉條件較差,一般泵量要比常規(guī)垂直孔稍微加大。(4)泵壓。由于孔內(nèi)涌水量較大,為防止因假循環(huán)造成燒鉆事故,通常采用高泵壓效果良好。

      3.4施工工藝

      擬鉆斜孔地層巖體裂隙發(fā)育,在這種地層施工垂直孔,將不可避免發(fā)生孔內(nèi)掉塊卡鉆埋鉆等事故,尤其是傾斜角鉆進(jìn)的情況下。為防止卡鉆事故發(fā)生,針對此類地層的特殊性,施工人員進(jìn)行了認(rèn)真研究,采取了以下應(yīng)對措施。(1)根據(jù)所鉆巖石具有硬、碎、脆的特性,采用經(jīng)過專門加工的軟胎體電鍍金剛石鉆頭。(2)沖洗液選取要合適。選擇適應(yīng)斜孔鉆進(jìn)技術(shù)的低粘度、低失水、高潤滑性、護(hù)壁性能好的低固相沖洗液或具有流變性好、潤滑性好的無固相泥漿沖洗液。(3)鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是與鉆進(jìn)有關(guān)的所有工程計(jì)算的基礎(chǔ)。鉆孔結(jié)構(gòu)是指鉆孔由開孔至終孔,鉆孔剖面中各孔段的深度和口徑的變化情況。根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)要求,確定相應(yīng)的終孔直徑;根據(jù)地層條件、鉆孔設(shè)計(jì)深度、鉆進(jìn)方法、護(hù)壁措施及設(shè)備性能等因素,合理確定開孔直徑、換徑次數(shù)及其深度;根據(jù)不同的地層條件,合理設(shè)計(jì)鉆孔結(jié)構(gòu)能有效降低成本,提高鉆進(jìn)效益,減少事故的發(fā)生。根據(jù)作者多年類似工程的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)了YZK20鉆孔結(jié)構(gòu)。

      4鉆孔事故預(yù)防及應(yīng)對措施

      4.1防止鉆孔傾斜

      (1)采用武漢基深測斜儀有限公司生產(chǎn)的CX-5C型儲存式數(shù)字鉆孔測斜儀,鉆進(jìn)過程中按每5.0m測斜1次。根據(jù)測斜數(shù)據(jù),做好分析及預(yù)測工作,并及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。現(xiàn)場配備2套儀器,以便進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比、復(fù)核,防止測量誤差。(2)本次鉆孔設(shè)計(jì)傾度為30°,為防止人為因素造成鉆孔傾斜角度過大或彎曲偏移,要同時(shí)把好設(shè)備安裝關(guān)和地表開孔關(guān)。受現(xiàn)場施工條件影響,采用150開孔,并下入一定深度的護(hù)孔管,可保證鉆孔按設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行鉆進(jìn)。(3)因穿越地層復(fù)雜,軟硬(碎)互層多,加之巖體裂隙發(fā)育,鉆孔極易彎曲,易產(chǎn)生孔內(nèi)事故。為此,斜孔鉆進(jìn)時(shí)要密切注意鉆桿、鉆具磨損與彎曲情況,加強(qiáng)立軸孔口同心度的校正,發(fā)現(xiàn)彎曲、破裂等情況立即更換。

      4.2防止掉塊卡鉆

      (1)在破碎的石英閃長巖地層進(jìn)行垂直孔鉆進(jìn),掉塊卡鉆事故時(shí)有發(fā)生。為防止發(fā)生掉塊卡鉆事故,應(yīng)采用短巖心管長沉淀管的鉆具,不打懶鉆,勤撈沉淀,持續(xù)推進(jìn)。(2)因穿越斷層帶的寬度大,孔內(nèi)事故概率高,掉塊卡鉆是該類地層鉆孔鉆進(jìn)的最大風(fēng)險(xiǎn),一定要將相應(yīng)的施工技術(shù)措施落實(shí)到生產(chǎn)實(shí)踐中。同時(shí),若發(fā)現(xiàn)水泵因嚴(yán)重憋水或巖芯堵塞而出現(xiàn)泵壓升高現(xiàn)象時(shí),應(yīng)立即提鉆。(3)在鉆探過程中,應(yīng)保持孔內(nèi)沖洗液柱的靜壓力,提鉆或漏失時(shí)應(yīng)及時(shí)回灌沖洗液,以保持孔內(nèi)壓力平衡,防止孔壁失去穩(wěn)定而塌孔。提、下鉆時(shí)要穩(wěn)、慢,以防止動壓力所造成的孔壁失穩(wěn),引起掉塊。

      5結(jié)語

      為最大限度地采集到滿足地質(zhì)設(shè)計(jì)人員所需的巖芯,本次地質(zhì)勘探采用了單動雙管鉆具、適宜的泥漿護(hù)壁、合理的鉆孔結(jié)構(gòu)等措施,在復(fù)雜地層的斜孔鉆孔中取得了“零事故率”的好成績。通過本次的勘探實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)總結(jié),可為類似地層斜孔勘探提供技術(shù)儲備。

      作者:袁宜勛 王振華 謝琦 單位:長江三峽勘測研究院有限公司

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