專利名稱：一種深孔鉆孔孔斜控制施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于深孔鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種深孔鉆孔孔斜控制施工方法。
背景技術(shù)：
鉆孔施工中孔斜控制是鉆孔技術(shù)的重要技術(shù)難點。在高噴防滲墻施工中，孔斜直接關(guān)系到高噴防滲墻墻體的整體連接，是成墻的關(guān)鍵所在，如孔斜控制不到位將會導(dǎo)致樁體間出現(xiàn)開叉無法有效搭接等嚴(yán)重后果，故孔斜控制是制約高噴防滲墻施工質(zhì)量的重點之 o在鉆孔施工孔斜控制中，測斜裝置是重要的施工設(shè)備，目前測斜裝置有抗磁干擾測斜裝置、漂浮測斜裝置等，中國專利申請201110078883. 4公開了一種重錘式測斜裝置，采用該重錘式測斜裝置可以方便、經(jīng)濟地對深孔進(jìn)行測斜校正。高噴防滲孔深一般在30m以內(nèi)，當(dāng)孔深超過30m以上時技術(shù)難度極大，質(zhì)量風(fēng)險極高，根據(jù)《水利水電工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范-DL/T5200-2004》規(guī)定，孔深小于30m時，鉆孔偏斜率按1%控制。按設(shè)計樁徑I. 2m孔斜率I %控制，考慮極端偏斜狀況，即兩孔反向最大偏斜，鉆孔在20m以下將出現(xiàn)開叉，難以滿足設(shè)計防滲要求，對孔深超過30m時，沒有成熟的控制標(biāo)準(zhǔn)和施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種深孔鉆孔孔斜控制施工方法。本發(fā)明要解決的問題是提供一種鉆孔及控制施工方法，采用本發(fā)明方法在高噴防滲孔施工中能滿足防滲設(shè)計要求，實現(xiàn)高噴防滲墻墻體的整體連接，使鉆孔施工經(jīng)濟、高效、施工穩(wěn)定、成孔合格率高。本發(fā)明提供以下技術(shù)方案實現(xiàn)深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是包括( I)開孔前的鉆具準(zhǔn)備與孔斜控制開孔前對鉆具進(jìn)行校正，使其動力頭中心軸、扶正器及卡瓦油缸成一條直線，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)；(2)開孔過程與孔斜控制開孔在松散回填層采用直接沖擊鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至20cm時開始慢速回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，控制進(jìn)給壓力5 30KN和動力頭旋轉(zhuǎn)速度50 200rpm ；開孔后每鉆進(jìn)0. 5m Im對套管進(jìn)行一次校正，直至上部淺表層IOm 15m深孔鉆進(jìn)完畢，對套管不定時進(jìn)行測量校正，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)；(3)鉆進(jìn)過程與孔斜控制鉆進(jìn)過程采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中不定時進(jìn)行測量校正，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)；
(4)上述(1)、(2)或/和(3)所述孔斜規(guī)定范圍是多徘孔鉆進(jìn)時，孔深彡50m,排距0. 6m,孔距I. Om,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 8% ；單徘孔鉆進(jìn)時，孔深彡20m,孔距0. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 8% ；單徘孔鉆進(jìn)時，20m <孔深彡30m,孔距0. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 7% ；單徘孔鉆進(jìn)時，孔深> 30m，孔距0. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 6%。所述鉆進(jìn)過程分別是在松散的砂卵石層中正常鉆進(jìn)，進(jìn)給壓力30 65KN和動力頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速200 450rpm ;在大粒徑卵石層減壓低速鉆進(jìn),控制液壓系統(tǒng)壓力5 90bar和動力頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速50 200rpm ;采取起鉆、鉆進(jìn)、再起鉆、再鉆進(jìn)的循環(huán)方式，將卵石充分擊碎后在進(jìn)行鉆進(jìn)；在粉沙質(zhì)粘土層中采用泡沫泵或外加的洗車泵加水鉆進(jìn)，在此地層中加大壓力勻速正常鉆進(jìn)，控制泵壓力10 25bar、進(jìn)給壓力65 90KN和動力頭旋轉(zhuǎn)速度 200 450rpm，不得來回反復(fù)鉆進(jìn)；在下部為密實的砂卵石層中加大壓力正常鉆進(jìn)，進(jìn)給壓力65 90KN及動力頭旋轉(zhuǎn)速度450 600rpm，不得來回反復(fù)鉆進(jìn)。所述測斜裝置校正偏斜率是采用重錘式測斜儀進(jìn)行測斜校正偏斜率。鉆孔出現(xiàn)偏斜采用如下技術(shù)措施糾偏a、通過液壓裝置對鉆機大梁進(jìn)行角度調(diào)整，對套管進(jìn)行糾偏；b、通過鉆機動力頭的側(cè)向移動裝置對套管進(jìn)行橫向調(diào)整，可對套管進(jìn)行橫向糾偏；c、通過鉆機大梁下部的上下雙油缸卡瓦將套管夾緊，以調(diào)整套管的角度對套管進(jìn)行糾偏；d、如鉆孔偏斜較大單一的糾偏手段難于實現(xiàn)控制目的時，可采用上述a、b、c的綜合手段對套管的偏斜度進(jìn)行糾偏。鉆進(jìn)采用材質(zhì)為36Mn2V護壁套管，套管之間采用絲扣連接，絲扣長度大于^ 95mm。針對不同的孔深及地層特性，采取不同的綜合鉆孔工藝，在孤漂石含量50%以上地層鉆進(jìn)采用卡式擴孔同心跟管綜合鉆孔工藝，在孤漂石含量10 20%地層鉆進(jìn)采用偏心跟管鉆孔工藝，在孤漂石含量20 30%地層鉆進(jìn)采用同心跟管鉆孔工藝?？仔笨刂聘鶕?jù)不同的孔深，以確保孔底有效搭接為原則，有針對性的制定不同孔深條件下的孔斜控制標(biāo)準(zhǔn)。孔斜計算采用“相似三角形”的原理，同時建立孔斜控制標(biāo)準(zhǔn)的立體理論計算模型，將不同孔深的鉆孔偏斜率控制在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以確保墻體的整體性、連續(xù)性，實現(xiàn)施工質(zhì)量要求。本發(fā)明有益性是本發(fā)明根據(jù)不同的孔深和孔排數(shù)，設(shè)置與之相適應(yīng)的孔斜控制方案，通過采用加大剛度的優(yōu)質(zhì)護壁套管，針對不同的孔深及地質(zhì)條件的綜合運用不同地層匹配性的鉆孔工藝，采用重錘式測斜儀器，實現(xiàn)鉆孔測斜快速、準(zhǔn)確、方便的進(jìn)行。


圖I是多徘孔中雙排孔孔斜示意圖；圖2是單排孔孔深20m孔斜示意圖；圖3是單排孔孔深30m孔斜示意圖；圖4是單排孔孔深50m孔斜示意圖。圖中，A是孔底搭接部，B是鉆孔偏斜軌跡，C是鉆孔理論鉛直軌跡，D是孔底偏距，X是孔底鉆孔間偏斜最大孔距，h是孔深，k是孔距，p是排距。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述，本實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整屬于本發(fā)明保護的范圍。深孔鉆孔孔斜控制施工方法，包括( I)開孔前的鉆具準(zhǔn)備與孔斜控制開孔前對鉆具進(jìn)行校正，使其動力頭中心軸、扶正器及油缸卡瓦成一條直線，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)；(2)開孔過程與孔斜控制開孔在松散回填層采用直接沖擊鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至20cm時開始慢速回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，慢速回 轉(zhuǎn)鉆進(jìn)控制進(jìn)給壓力5 30KN和動力頭旋轉(zhuǎn)速度50 200rpm ；開孔后每鉆進(jìn)0. 5m Im對套管進(jìn)行一次校正，直至上部淺表層IOm 15m深孔鉆進(jìn)完畢，對套管不定時進(jìn)行測量校正，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)；( 3)鉆進(jìn)過程與孔斜控制鉆進(jìn)采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中不定時進(jìn)行測量校正，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)；在松散的砂卵石層中正常鉆進(jìn)，控制進(jìn)給壓力30 65KN和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速200 450rpm,在大粒徑卵石層減壓低速鉆進(jìn),控制液壓系統(tǒng)壓力5 90bar和動力頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速50 200rpm，采取起鉆、鉆進(jìn)、再起鉆、再鉆進(jìn)的循環(huán)方式，將卵石充分擊碎后在進(jìn)行鉆進(jìn)；在粉沙質(zhì)粘土層中采用泡沫泵或外加的洗車泵加水鉆進(jìn)，在此地層中加大壓力勻速正常鉆進(jìn)，控制液動濕式泡沫泵壓力10 25bar、進(jìn)給壓力65 90KN及動力頭旋轉(zhuǎn)速度200 450rpm,不得來回反復(fù)鉆進(jìn)；在下部較為密實的砂卵石層中加大壓力及旋轉(zhuǎn)速度鉆進(jìn)，控制進(jìn)給壓力65 90KN及動力頭旋轉(zhuǎn)速度450 600rpm，不得來回反復(fù)鉆進(jìn)；(4)上述(1)、(2)或/和(3)所述孔斜規(guī)定范圍是多排孔鉆進(jìn)時，孔深彡50m,排距0. 6m,孔距I. Om,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 8% ；單排孔鉆進(jìn)時，孔深彡20m,孔距0. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 8% ；單排孔鉆進(jìn)時，20m <孔深彡30m,孔距0. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 7% ；單排孔鉆進(jìn)時，孔深> 30m，孔距0. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率0. 6%。測斜裝置校正偏斜率是采用重錘式測斜儀進(jìn)行測斜校正偏斜率。鉆孔出現(xiàn)偏斜可采用如下技術(shù)措施糾偏a、通過液壓裝置對鉆機大梁進(jìn)行角度調(diào)整，對套管進(jìn)行糾偏；b、通過鉆機動力頭的側(cè)向移動裝置對套管進(jìn)行橫向調(diào)整，可對套管進(jìn)行橫向糾偏；c、通過鉆機大梁下部的上下雙油缸卡瓦將套管夾緊，以調(diào)整套管的角度對套管進(jìn)行糾偏；d、如鉆孔偏斜較大單一的糾偏手段難于實現(xiàn)控制目的時，可采用上述a、b、c的綜合手段對套管的偏斜度進(jìn)行糾偏。鉆進(jìn)采用N80石油地質(zhì)套管其材質(zhì)為36Mn2V的護壁套管，套管之間采用雙頭滾珠螺紋，其螺距為公制14mm道程連接，絲扣長度L > 95mm，該絲扣形狀呈月牙圓弧形，具備經(jīng)久耐用、不易發(fā)絲、連接牢固等優(yōu)點。針對不同的孔深及地層特性，采取不同的綜合鉆孔工藝，在孤漂石含量50%以上地層鉆進(jìn)采用卡式擴孔同心跟管綜合鉆孔工藝，在孤漂石含量10 20%地層鉆進(jìn)采用偏心跟管鉆孔工藝，在孤漂石含量20 30%地層鉆進(jìn)采用同心跟管鉆孔工藝。工程實例中國某電站導(dǎo)流明渠圍堰高噴防滲軸線總長1056. 678m，最大孔深為52. 0m，防滲工程量52000m，防滲面積45000m2，施工工期2. 5個月，單月施工強度達(dá)21000m/月，在砂卵石及孤漂石地層中50m級深孔與單月施工強度均創(chuàng)紀(jì)錄。該圍堰高噴防滲軸線長、鉆孔孔深深，孔斜控制直接關(guān)系高噴防滲墻體的整體連接，是整個高噴防滲墻施工質(zhì)量控制重點，需要根據(jù)鉆孔的不同深度，采用本發(fā)明深孔鉆孔孔斜控制施工方法分別制定出標(biāo)準(zhǔn)高，同時合理的鉆孔偏斜率，以適應(yīng)工程需要，最大限度的保證高噴防滲的質(zhì)量。一、孔斜控制的方法(I)、為實現(xiàn)對孔斜的有效控制，所有高噴鉆孔設(shè)備均采用大功率、全液壓多功能 的阿特拉斯A66CBT及克萊姆鉆機，該鉆機具備行走方便、鉆孔扭矩大、精度高、鉆孔效率高等有點。(2)、基于高噴鉆孔“跟管護壁”的成孔原理，采用采用N80石油地質(zhì)套管其材質(zhì)為36Mn2V的護壁套管，套管之間采用雙頭滾珠螺紋，其螺距為公制14mm道程連接，絲扣長度L ^ 95mm，該絲扣形狀呈月牙圓弧形，具備經(jīng)久耐用、不易發(fā)絲、連接牢固等優(yōu)點，以減少護壁套管在鉆進(jìn)過程中的撓度，確保其垂直度。(3)、針對不同的孔深及地層特性，采取相對合理的綜合鉆孔工藝及工法，針對漂卵石密集部位研究采用卡式擴孔同心跟管綜合鉆孔工藝，其他部位采用偏心跟管和常規(guī)同心跟管的鉆孔施工工藝，提高鉆孔質(zhì)量，保證施工進(jìn)度。如表I所示表I 綜合鉆孔工藝的最優(yōu)技術(shù)性能控制指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征包括 (1)開孔前的鉆具準(zhǔn)備與孔斜控制 開孔前對鉆具進(jìn)行校正，使動力頭中心軸、扶正器及卡瓦油缸成一條直線，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)； (2)開孔過程與孔斜控制 開孔在松散回填層采用直接沖擊鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至20cm時開始慢速回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，控制進(jìn)給壓力5 30KN、動力頭旋轉(zhuǎn)速度50 200rpm ； 開孔后每鉆進(jìn)O. 5m Im對套管進(jìn)行一次校正，直至上部淺表層IOm 15m深孔鉆進(jìn)完畢，對套管不定時進(jìn)行測量校正，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)； (3)鉆進(jìn)過程與孔斜控制 鉆進(jìn)過程采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中不定時進(jìn)行測量校正，采用測斜裝置校正偏斜率使其在孔斜規(guī)定范圍內(nèi)； (4 )上述(I)、( 2 )或/和(3 )所述孔斜規(guī)定范圍是 多徘孔鉆進(jìn)時，孔深彡50m,排距O. 6m,孔距I. Om,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率O. 8% ； 單徘孔鉆進(jìn)時，孔深彡20m,孔距O. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率O. 8% ； 單徘孔鉆進(jìn)時，20m <孔深彡30m,孔距O. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率O. 7% ； 單徘孔鉆進(jìn)時，孔深〉30m，孔距O. 8m,樁徑I. 2m,鉆孔偏斜率O. 6%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是所述鉆進(jìn)過程分別是 在松散的砂卵石層中鉆進(jìn)，進(jìn)給壓力30 65KN、動力頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速200 450rpm ;在大粒徑卵石層減壓低速鉆進(jìn)，控制液壓系統(tǒng)壓力5 90bar和動力頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速50 200rpm ；采取起鉆、鉆進(jìn)、再起鉆、再鉆進(jìn)的循環(huán)方式，將卵石充分擊碎后在進(jìn)行鉆進(jìn)； 在粉沙質(zhì)粘土層中采用泡沫泵或外加的洗車泵加水鉆進(jìn)，在此地層中加大壓力勻速鉆進(jìn)，控制泵壓力10 25bar、進(jìn)給壓力65 90KN、動力頭旋轉(zhuǎn)速度200 450rpm ； 在下部為密實的砂卵石層中加大壓力鉆進(jìn)，進(jìn)給壓力65 90KN、動力頭旋轉(zhuǎn)速度450 600rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是所述測斜裝置校正偏斜率是采用重錘式測斜儀進(jìn)行測斜校正偏斜率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是鉆進(jìn)采用材質(zhì)為36Mn2V護壁套管，套管之間采用絲扣連接，絲扣長度大于彡95mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是在孤漂石含量50%以上地層鉆進(jìn)采用卡式擴孔同心跟管綜合鉆孔工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是在孤漂石含量10 20%地層鉆進(jìn)采用偏心跟管鉆孔工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的深孔鉆孔孔斜控制施工方法，其特征是在孤漂石含量20 30%地層鉆進(jìn)采用同心跟管鉆孔工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深孔鉆孔孔斜控制施工方法。包括開孔前的鉆具準(zhǔn)備與孔斜控制、開孔過程與孔斜控制、鉆進(jìn)過程與孔斜控制及各孔斜控制規(guī)定范圍和方法。本發(fā)明根據(jù)不同的孔深和孔排數(shù)，設(shè)置與之相適應(yīng)的孔斜控制方案，通過采用加大剛度的優(yōu)質(zhì)護壁套管，針對不同的孔深及地質(zhì)條件的綜合運用不同地層匹配性的鉆孔工藝，采用重錘式測斜儀器，實現(xiàn)鉆孔測斜快速、準(zhǔn)確、方便的進(jìn)行。
文檔編號E21B44/00GK102704909SQ201210218569
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者張剛武, 張 杰, 江道遠(yuǎn), 田彬, 蔡海燕, 趙毅, 馬麗慧 申請人:中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司