專利名稱：倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利水電樞紐工程的倒垂孔施工過程中的糾偏，特別是涉及一種倒垂 孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法。
背景技術(shù)：
在水利水電樞紐工程建設(shè)中，需要采用在水工建筑物不同部位設(shè)計(jì)布置鉆孔，在 鉆孔中安裝底部固定的倒鉛垂線，稱倒垂線，通過對鉆孔倒垂線進(jìn)行位移變化精密測量的 方法，作為水利水電樞紐水工建筑物變形安全監(jiān)測的常規(guī)手段之一，這種必須具備很高精 度垂直度的鉆孔稱為倒垂孔。當(dāng)鉆孔口徑確定時(shí)，深度越深的倒垂孔，對成孔垂直度精度要 求越高，則造孔難度越大。在倒垂孔造孔鉆進(jìn)過程中，由于地層巖性的變化以及鉆進(jìn)操作、 設(shè)備條件等各方面因素，往往難以控制和保持鉆孔實(shí)際軸線不偏離設(shè)計(jì)軸線，當(dāng)鉆孔實(shí)際 軸線偏離的發(fā)展趨勢確定會(huì)超出或偏離量已超出鉆孔垂直度設(shè)計(jì)精度要求時(shí)，則需要對鉆 孔采取有效的糾偏技術(shù)措施。在高精度深倒垂孔施工中，由于外部客觀條件的局限，很難做 到一次成孔就滿足對鉆孔高精度垂直度的設(shè)計(jì)要求，如果沒有可靠和有效的糾偏方法，難 以確保倒垂孔造孔過程的順利進(jìn)行。倒垂孔施工中對實(shí)際軸線已發(fā)生偏斜的孔段進(jìn)行糾偏 時(shí)，通常采用的糾偏方法有平面位移、埋設(shè)導(dǎo)正器、縮短或加長鉆具、封孔、擴(kuò)孔、變徑糾偏 等。這些方法雖在一定條件下對鉆孔偏斜能夠起到作用，取得一定的糾偏效果，但由于存在 局限性或限制條件，其效果往往體現(xiàn)出隨機(jī)性與不確定性，而且這些方法均具有不可控制 性和非定量性的缺點(diǎn)，故此實(shí)施起來既花費(fèi)了時(shí)間、精力和較大成本，仍無法保證獲得高的 糾偏成功率或達(dá)到每次定位及定量糾偏的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種操作簡單、易于掌握、適 用性廣、無限制條件、可控制、可定量、勞動(dòng)量較低、成本較低、糾偏成功率較高、糾偏效果好 的倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法。本發(fā)明提供的倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，包括以下步驟(1)根據(jù)鉆孔 擬糾偏孔段的坐標(biāo)軸線狀態(tài)確定糾偏量，計(jì)算加工或選擇糾偏環(huán)；(2)在糾偏器內(nèi)安裝2片 所述糾偏環(huán)，下入糾偏器和連接導(dǎo)管，測調(diào)糾偏環(huán)至擬糾方位區(qū)間；(3)下入與所述糾偏環(huán) 內(nèi)徑相適應(yīng)級的鉆具，并用糾偏鉆具鉆進(jìn)，提出糾偏鉆具，測量出已糾偏孔段返回的軸線方 位量；(4)提出所述糾偏器和連接導(dǎo)管，用導(dǎo)正鉆具擴(kuò)孔，校測糾偏效果并記錄，再采用常 規(guī)方法繼續(xù)鉆進(jìn)。在上述技術(shù)方案中，所述糾偏器主體采用與倒垂孔設(shè)計(jì)監(jiān)測預(yù)埋管徑同級或相應(yīng) 級的DZ40地質(zhì)鋼管制作。在上述技術(shù)方案中，所述糾偏器通過自接式絲扣與同徑的連接導(dǎo)管相連。在上述技術(shù)方案中，所述糾偏器的制作過程是根據(jù)鉆孔實(shí)際軸線偏離的測斜坐 標(biāo)數(shù)據(jù)表來確定擬糾偏量，計(jì)算及加工相對應(yīng)的上導(dǎo)正環(huán)與下偏心環(huán)的安裝距離及安裝位置，將上導(dǎo)正環(huán)和下偏心環(huán)分別安裝于上下定位檔板處，并用定位螺栓固定，即制成所述糾 偏器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下 1、解決了在倒垂孔施工中常規(guī)的糾偏方法中普遍存在的無法定量、隨機(jī)不可控的 缺陷，為高精度垂直度鉆孔施工提供了一種糾偏成功率較高又定量可控的鉆孔糾偏方法。2、本發(fā)明采用倒垂孔浮標(biāo)式測斜器測量糾偏器上下環(huán)坐標(biāo)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)連接導(dǎo)管調(diào) 整下偏心環(huán)的方位方向至擬糾方位區(qū)間，保證糾偏鉆具實(shí)施定向定量糾偏鉆進(jìn)，達(dá)到可控 制定向定量糾偏目的。本發(fā)明的糾偏器結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，可重復(fù)使用，安裝操作方便，易 于掌握，并能做到設(shè)計(jì)控制可定位、可定量，因而其適用性廣，無限制條件。用一套糾偏器具 即可解決倒垂孔鉆進(jìn)過程中的糾偏難題，最終達(dá)到倒垂孔施工的高質(zhì)量、高效率、低成本之 目的。3、本發(fā)明優(yōu)化了倒垂孔施工的工序，常規(guī)的倒垂孔開孔，孔徑須選擇大于倒垂孔 設(shè)計(jì)監(jiān)測預(yù)埋管徑數(shù)級的施鉆管徑、隨后逐級遞減的工藝方案，優(yōu)化后，常規(guī)深度的倒垂孔 開孔，孔徑只需選擇與倒垂孔設(shè)計(jì)監(jiān)測預(yù)埋管徑同徑級即可，超深孔一般選擇大一級孔徑 既可。4、由于糾偏器管徑采用與倒垂孔設(shè)計(jì)監(jiān)測預(yù)埋管徑同級制作而成，也為實(shí)際下入 監(jiān)測預(yù)埋管和預(yù)測有效管徑提供了數(shù)據(jù)。5、克服了原有常規(guī)倒垂孔糾斜方法的隨機(jī)性、局限性，能夠容易、且準(zhǔn)確地做到可 控制、可定量，充分保證一次達(dá)到理想的設(shè)計(jì)糾偏效果，大大簡化了鉆孔常規(guī)糾偏工藝的難度。


圖1為測斜坐標(biāo)系及象限示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中糾偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的俯視圖；圖4為利用本發(fā)明對倒垂孔進(jìn)行糾偏的示意圖。圖中1_上連接導(dǎo)管(即自接式絲扣)，2_上導(dǎo)正環(huán)，3-定位螺栓，4-上定位板， 5-糾偏器主體(外管)，6-下定位板，7-下偏心環(huán)，8-偏心距，9-上下環(huán)安裝間距，10-糾偏 鉆具。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，分4個(gè)部分，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。1、測斜以確定是否需要糾偏 在倒垂孔的施工中，鉆孔隨著鉆進(jìn)延深，一般每1 2米用倒垂孔浮標(biāo)式測斜器進(jìn) 行一次測斜，采用下入孔內(nèi)的置中器向孔口牽引倒垂線的方法，參見圖1所示，以鉆孔孔口 軸心為測量基點(diǎn)和X、Y坐標(biāo)系零點(diǎn)，每次測斜可得出相應(yīng)孔深處實(shí)際軸線與坐標(biāo)零點(diǎn)的偏 距，以分為4個(gè)象限的X與Y坐標(biāo)值記錄，根據(jù)分段連續(xù)測斜記錄則可得出本段鉆孔實(shí)際軸 線軌跡坐標(biāo)，當(dāng)坐標(biāo)記錄表顯示鉆孔實(shí)際軸線偏離的發(fā)展趨勢較大，或偏離量可能會(huì)超出 鉆孔垂直度設(shè)計(jì)精度要求時(shí)，則需要進(jìn)行定位糾偏，達(dá)到將下部鉆孔實(shí)際軸線逐漸糾回設(shè)計(jì)軸線精度范圍的目的。2、本發(fā)明實(shí) 施例中用到的糾偏器參見圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例中用到的糾偏器包括糾偏器主體(外管)5、上連接 導(dǎo)管(即自接式絲扣)1、上導(dǎo)正環(huán)2、定位螺栓3、上定位板4、下定位板6和下偏心環(huán)7，其 中，糾偏器主體5采用外徑與設(shè)計(jì)成孔后鉆孔保護(hù)管同徑的DZ40地質(zhì)無縫鋼管制作，一般 選擇<2 168mm，壁厚<2 8 10mm，長度2. 5 3m。糾偏器上部采用自接式絲扣1與同徑的連 接導(dǎo)管相連。根據(jù)鉆孔實(shí)際軸線偏離的測斜坐標(biāo)數(shù)據(jù)表來設(shè)計(jì)本次擬糾偏量，糾偏量即偏 心距8，參見圖3所示，依據(jù)擬糾偏量計(jì)算及加工相對應(yīng)的上導(dǎo)正環(huán)2和下偏心環(huán)7，選擇及 計(jì)算上下兩環(huán)的安裝距離，參見圖4所示，按上下環(huán)安裝間距9在糾偏器兩端分別安裝兩塊 上、下定位檔板上定位板4和下定位板6，用于上導(dǎo)正環(huán)2與下偏心環(huán)7的定位。將上導(dǎo) 正環(huán)2和下偏心環(huán)7分別安裝于上定位板4和下定位板6處，并用定位螺栓3固定，即制成 本發(fā)明實(shí)施例中用到的糾偏器。此糾偏器結(jié)構(gòu)簡單，且可重復(fù)使用，每次糾偏只需根據(jù)擬糾偏量加工并安裝上導(dǎo) 正環(huán)2和下偏心環(huán)7，用一套糾偏器具即可解決倒垂孔鉆進(jìn)過程中的糾偏難題，并能可設(shè)計(jì) 選擇定位、可準(zhǔn)確定向與定量，次次達(dá)到理想糾偏效果。3、本發(fā)明實(shí)施例的具體步驟如下(以三峽水電站左岸廠房14壩段IP01ZC14號倒垂孔施工時(shí)其中一次糾偏操作過 程舉例進(jìn)行說明)3. 1根據(jù)舉例孔段測斜數(shù)據(jù)記錄，該孔段坐標(biāo)軸線偏離的發(fā)展趨勢較快，須在該孔 段采用糾偏器實(shí)施糾偏。當(dāng)確定在這一孔段采取糾偏措施時(shí)，首先需設(shè)計(jì)確定擬糾偏量，計(jì) 算出安裝上導(dǎo)正環(huán)2和下偏心環(huán)7的間距，并確定偏心環(huán)的偏心距8。3. 2用倒垂孔浮標(biāo)式測斜器加密實(shí)測鉆孔孔底以上3米左右各點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)值， 各測點(diǎn)間距以0. 3米為宜，計(jì)算擬糾偏量和選擇偏心環(huán)的偏心距Q。三峽水電站左岸廠房14壩段IP01ZC14號倒垂孔測斜記錄表
權(quán)利要求
1.一種倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，包括以下步驟(1)根據(jù)鉆孔擬糾偏孔段的坐標(biāo)軸線狀態(tài)確定糾偏量，計(jì)算加工或選擇糾偏環(huán)；(2)在糾偏器內(nèi)安裝2片所述糾偏環(huán)，下入糾偏器和連接導(dǎo)管，測調(diào)糾偏環(huán)至擬糾方位 區(qū)間；(3)下入與所述糾偏環(huán)內(nèi)徑相適應(yīng)級的糾偏鉆具，并用糾偏鉆具鉆進(jìn)，提出糾偏鉆具， 測量出已糾偏孔段返回的軸線方位量；(4)提出所述糾偏器和連接導(dǎo)管，用導(dǎo)正鉆具擴(kuò)孔，校測糾偏效果并記錄，再采用常規(guī) 方法繼續(xù)鉆進(jìn)。
2.如權(quán)利要求1所述的倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，其特征在于所述糾偏器 主體采用與倒垂孔設(shè)計(jì)監(jiān)測預(yù)埋管徑同級或相應(yīng)級的DZ40地質(zhì)鋼管制作。
3.如權(quán)利要求1或2所述的倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，其特征在于所述糾 偏器通過自接式絲扣與同徑的連接導(dǎo)管相連。
4.如權(quán)利要求1或2所述的倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，其特征在于所述糾 偏器的制作過程是根據(jù)鉆孔實(shí)際軸線偏離的測斜坐標(biāo)數(shù)據(jù)表來確定擬糾偏量，計(jì)算及加 工相對應(yīng)的上導(dǎo)正環(huán)與下偏心環(huán)的安裝距離及安裝位置，將上導(dǎo)正環(huán)和下偏心環(huán)分別安裝 于上下定位檔板處，并用定位螺栓固定，即制成所述糾偏器。
5.如權(quán)利要求3所述的倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，其特征在于所述糾偏器 的制作過程是根據(jù)鉆孔實(shí)際軸線偏離的測斜坐標(biāo)數(shù)據(jù)表來確定擬糾偏量，計(jì)算及加工相 對應(yīng)的上導(dǎo)正環(huán)與下偏心環(huán)的安裝距離及安裝位置，將上導(dǎo)正環(huán)和下偏心環(huán)分別安裝于上 下定位檔板處，并用定位螺栓固定，即制成所述糾偏器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種倒垂孔坐標(biāo)追蹤定位定量糾偏方法，包括以下步驟根據(jù)鉆孔擬糾偏孔段的坐標(biāo)軸線狀態(tài)確定糾偏量，計(jì)算加工或選擇糾偏環(huán)；在糾偏器內(nèi)安裝2片所述糾偏環(huán)，下入糾偏器和連接導(dǎo)管，測調(diào)糾偏環(huán)至擬糾方位區(qū)間；下入與所述糾偏環(huán)內(nèi)徑相適應(yīng)級的糾偏鉆具，并用糾偏鉆具鉆進(jìn)，提出糾偏鉆具，測量出已糾偏孔段返回的軸線方位量；提出所述糾偏器和連接導(dǎo)管，用導(dǎo)正鉆具擴(kuò)孔，校測糾偏效果并記錄，再采用常規(guī)方法繼續(xù)鉆進(jìn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、易于掌握、適用性廣、無限制條件、可控制、可定量、勞動(dòng)量較低、成本較低、糾偏成功率較高、糾偏效果好。
文檔編號E21B47/022GK102071925SQ20101058899
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者周云, 李漢橋, 楊大志, 焦新發(fā), 石華國, 謝遠(yuǎn)瑜, 陳科, 高志江 申請人:長江三峽勘測研究院有限公司(武漢), 長江水利委員會(huì)長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院