倒垂孔、雙金屬標孔施工組織設(shè)計方案.doc

大壩倒垂孔、雙金屬標孔施工及監(jiān)測設(shè)備安裝組織設(shè)計一、施工準備1、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計1）倒垂孔鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)本工程地質(zhì)重要條件和倒垂孔設(shè)計要求，造孔擬采用金剛石單管導(dǎo)向管柱鉆進。本工程擬采用430mm金剛石鉆頭開孔，鉆孔深度等于孔口導(dǎo)向管長度，下入377mm孔口導(dǎo)向管（長2m左右），管外用水泥砂漿固結(jié)，再以330mm、280mm金剛石單管鉆進，以220mm終孔；必要時，可變徑以180mm金剛石鉆頭鉆進至終孔。造孔施工中，其粗徑鉆具長度不小于10m，以保證倒垂孔的垂直精度。2）雙金屬標孔鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)本工程地質(zhì)條件和雙金屬標孔設(shè)計要求，造孔擬采用金剛石單管導(dǎo)向管柱鉆進。雙金屬標孔擬采用430mm金剛石鉆頭開孔，鉆孔深度等于孔口導(dǎo)向管長度，下入377mm孔口導(dǎo)向管（長2m左右），管外用水泥砂漿固結(jié)，再以330mm終孔。造孔施工中，其粗徑鉆具長度不小于10m，以保證雙金屬標孔的垂直精度。2、鉆進技術(shù)參數(shù)的確定為保證鉆孔的垂直精度，為防止鉆孔偏斜，必須嚴格控制并隨時調(diào)整鉆進參數(shù)?？椎足@壓控制在22.5Mpa，轉(zhuǎn)速6595r/min，沖洗液量80110 L/min，鉆速控制為0.5cm/min，以控制鉆速來調(diào)整鉆進參數(shù)，嚴格控制回次進尺。3、鉆機的安裝與調(diào)整1）鉆機的安裝是倒垂孔鉆機的重要環(huán)節(jié)之一，必須認真對待。鉆機安裝在基臺木上，再以三根18#槽鋼作壓梁，通過預(yù)埋的螺桿，將鉆機基臺牢固固定在壩臺面上，保證鉆機安裝穩(wěn)固，水平，周正，同時當松開螺桿時鉆機又可前、后、左、右四個方向自由移動，以適應(yīng)鉆孔糾斜時鉆機的平面位移。2）鉆機安裝后，應(yīng)采用兩臺經(jīng)緯儀校正鉆機立軸，使其上、下死點與孔口中心偏差控制在1mm以內(nèi)。4、孔口導(dǎo)向管的安裝與調(diào)整孔口導(dǎo)向管下入時，應(yīng)使孔口導(dǎo)向管距孔底20cm左右，使導(dǎo)向管懸吊于孔內(nèi)，并對其垂直精度進行嚴格細致的調(diào)整。其垂直精度高于倒垂孔精度，其中心偏差控制在2mm以內(nèi)，調(diào)整后灌入水泥砂漿使其與孔壁固結(jié)。二、造孔鉆進施工工藝鉆孔防斜是倒垂孔施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在施工全過程中，必須嚴格控制鉆進技術(shù)參數(shù)和鉆進速度，并以鉆速控制和調(diào)整其它鉆進參數(shù)。禁止盲目追求進尺，始終堅持“防斜為主，定時測斜和及時糾斜的原則，采取綜合防斜和有效糾斜措施，確?？仔睗M足設(shè)計要求。1、開孔鉆進1）按設(shè)計圖紙測量放樣確定位誤差不大于2cm。2）開鉆前，應(yīng)重新校對立軸中心，使其與導(dǎo)向管的中心相重合，采用合金鉆具進行開孔鉆進，開孔鉆進應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)鉆進。2、孔身鉆進1）孔口導(dǎo)向管下入后，將開孔鉆具連接立軸下端，置于孔口導(dǎo)向管內(nèi)，采用垂線法逐一漸調(diào)整X、Y兩個方向誤差，使其精度控制在1mm以內(nèi)。2）在孔孔口向管內(nèi)采用金剛石鉆進，同時使用小于導(dǎo)向管內(nèi)徑2-3mm鉆桿扶正器，隨著鉆孔延伸，逐步加長粗徑具，直至達到10-12m。必要時還可再加長，形成管柱鉆具，以保證可靠導(dǎo)向性。3、正常鉆進與糾斜鉆進在鉆進過程中，正常鉆進時，采用長精徑鉆具；糾斜鉆進時，、鉆桿不用鉆桿導(dǎo)向器，并采用短鉆具，嚴格控制進尺。4、鉆桿扶正器 粗徑鉆具以上的鉆桿均應(yīng)設(shè)置鉆桿扶正器，使鉆具回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，以消除由于鉆桿撓曲擺動而產(chǎn)生的孔斜。本工程擬采用翼片式鉆桿扶正器，外徑方向鑲以保徑合金，以減小其磨損保證孔徑。5、鉆進沖洗液混凝土孔段采用清水鉆進，基巖孔段采用乳化沖洗液，以潤滑鉆具，減少阻力，提高效率，延長鉆、頭使用壽命，保證鉆孔垂直精度。6、采用較小的鉆進參數(shù)立軸轉(zhuǎn)速和鉆進壓力，是控制鉆進速度、防止孔斜的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正常鉆進中，不得使用鉆機加壓。淺孔鉆進時，可用粗徑鉆具和鉆鋌等孔底加壓，深孔鉆進時應(yīng)減壓鉆進，使鉆具呈微拉狀態(tài)。7、施鉆技術(shù)要求施鉆時，上下鉆具要平穩(wěn)，嚴禁猛墩或強力起拔，鉆具遇阻時要分析原因，正確處理，提鉆時，嚴禁猛甩鉆桿，鉆具，防止其變形、彎曲。每回次下鉆時，粗徑鉆具、鉆桿各螺紋連接部位應(yīng)涂黃油，便于擰卸。8、巖心采取為保證巖心采取率，在巖心采取時，其卡料規(guī)格應(yīng)符合要求，每回投入卡料采取巖心，爭取一次取心成功。巖心采取后進行鉆孔測斜孔斜符合要求才能繼續(xù)鉆進。9、鉆孔變徑鉆孔變徑是倒垂孔鉆進的重要環(huán)節(jié)之一，鉆孔變徑應(yīng)使用導(dǎo)向鉆具鉆進。當小徑孔段長度等于大徑鉆具長度時，再去掉導(dǎo)向鉆具。變徑鉆進時，應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)的較小鉆進參數(shù)。10、定時測斜1）定時測斜，即每鉆進1m左右測定孔斜一次，并記錄在測斜表格上，及時掌握和分析孔斜變化情況，如發(fā)現(xiàn)偏斜值超過規(guī)定范圍，應(yīng)立即采取有效的糾斜措施，防止因偏斜值過大而造成糾斜困難。測斜工作必須在撈盡孔內(nèi)巖心及沉淀物以后再進行。2）測斜操作方法：（1）首先安裝好水箱架和水箱，保持基本水平。然后箱內(nèi)注水，當浮體能在液面上自由漂浮時可停止注水。（2）用鋼絲與鼓形測斜儀連接，通過繞線架控制，將鼓形測斜儀下到預(yù)測孔深。（3）將繞線架放置于浮體上，待浮體平穩(wěn)后即可測量孔斜，在孔口十字坐標上量出偏斜的橫坐標與縱坐標值。該坐標與孔口十字坐標原點的距離即為中心偏斜值。11、鉆孔驗收終孔后，應(yīng)立即洗孔，清除孔內(nèi)殘渣，然后自下而上每1m或2m逐段測斜。經(jīng)驗收合格后下入垂線保護管。三、鉆孔設(shè)備機具選型及主要技術(shù)要求1、鉆機根據(jù)本工程地質(zhì)條件和倒垂孔設(shè)計要求，擬選擇穩(wěn)定性好，精度高、具有足夠功率的金剛石鉆機，以承受鉆機過程中的扭矩，消除由于立軸晃動，偏心而產(chǎn)生的鉆機具振動與不穩(wěn)定。擬選擇XY-4型液壓鉆機，以滿足倒垂孔施工要求。2、水泵根據(jù)鉆進工藝，鉆孔直徑和鉆孔深度等因素。選擇有耗能較小、操作靈活，可變量、解體性能好，便于搬遷的三缸往復(fù)式水泵，本工程擬選擇BW-250/50型泥漿泵。3、鉆塔根據(jù)本工程施條件及倒垂孔鉆進的技術(shù)要求，擬選用穩(wěn)定性好的四腳鋼管式鉆塔。安裝時保證鉆塔頂部天車前沿，立軸中心及孔口中心三點呈一垂線，鉆塔四腳用螺栓緊固在混凝土壩面上。4、孔口導(dǎo)向裝置為確?？锥ㄎ粶蚀_，開孔鉆進鉛直，升降擰卸鉆具安全，本工程孔口導(dǎo)向裝置，擬設(shè)計為孔口導(dǎo)向管。5、鉆具與立軸鉆桿根據(jù)本工程地質(zhì)條件和倒垂孔設(shè)計要求，擬選擇的足夠剛性與強度的89mm粗徑鉆桿。鉆具選用同軸度好，剛性強的鉆具組。巖心管、沉淀管、沉接頭，鉆桿與鎖接頭的加工精度應(yīng)滿足規(guī)定要求。其不同軸度誤差應(yīng)小于0.2mm，每米長度內(nèi)的彎度不得大于0.5mm。立軸鉆桿必須保持垂直。6、鉆桿扶正器鉆桿扶正器外徑應(yīng)小于孔口導(dǎo)向管內(nèi)徑或鉆孔真徑2-3mm。一般情況下，每根鉆桿均應(yīng)安裝鉆桿扶正接器。7、鉆頭根據(jù)本工程地質(zhì)條件和倒垂孔設(shè)計要求，開孔鉆進擬選作硬質(zhì)合金鉆頭，開孔后擬選用表鑲金鋼石鉆頭。8、鉆孔測斜儀本工程擬選用DZ-2型浮標式鉆孔孔測斜儀，以保證測斜精度滿足規(guī)定要求。9、主要設(shè)備機具配置本工程主要設(shè)備機械配置（見表3-1）大施工設(shè)備清單 表3-1編號名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1鉆機XY-44臺2完好2三角架12.5m、9.5m套2完好3水泵BW250泥漿泵臺2完好4鉆桿89m150完好5鉆具425m6新6鉆具325m22新7鉆具273m25新8鉆具219m21新9金剛石鉆頭430個2舊10金剛石鉆頭330個4新11金剛石鉆頭280個4新12金剛石鉆頭220個10新13扶正器430個4舊14扶正器330個4舊15扶正器280個4舊16扶正器220個4舊17慢動卷揚機JK-15臺2新18電纜25mm2m600新19配電柜個5新20測斜儀套2新21電焊機臺1新四、主要糾斜方法1、鉆機平面位移法糾斜這是一種見效較快的糾斜方法。在偏斜值不大，孔深20m的情況下及時采取此方法糾斜可達到理想效果。其方法是將鉆機平面移動一定距離，一般移動量為孔斜值的2-4倍，再將鉆機固定即可進行糾斜鉆進。其糾斜原理是當鉆機平行位移后，致使鉆頭工作時在鉆壓的作用下產(chǎn)生偏聽偏壓而改變原鉆孔軸向，使鉆頭沿孔斜反方向鉆進，從而達到糾斜目的。2、調(diào)整立軸偏角法糾斜根據(jù)鉆孔偏斜方向和偏斜值，采用磨孔鉆孔頭將底磨平，然后在偏斜相反方向調(diào)整鉆機立軸角度，采用輕壓慢轉(zhuǎn)出一個新孔，再恢復(fù)正常鉆進。3、擴孔法糾斜當鉆孔變徑后，鉆進到一定深度發(fā)現(xiàn)孔斜過大時，可將孔內(nèi)巖心打撈干凈，并用地勘水泥漿將該面封填，再用大徑長鉆具導(dǎo)向，輕壓慢轉(zhuǎn)擴孔鉆進，直至將孔斜糾正后現(xiàn)繼續(xù)鉆進。4、回填封孔糾斜在中硬巖層鉆進，當某一孔段偏斜值較大而采用糾斜方法效果不理想時可采用混凝土封填。由于封填混凝土固后與偏斜孔段巖石硬度相等或略高，可避免糾斜鉆進時又回到原偏斜孔段里，因而能取得較好的糾斜效果。5、中心導(dǎo)向法糾斜用3mm鋼絲繩作垂線，將一個外徑比鉆頭內(nèi)徑小4-6mm，的中心導(dǎo)向器垂直下入偏斜孔段，然后以水泥砂漿灌注。凝固后，拉斷中心導(dǎo)向器頂端強度較小的接線，將孔內(nèi)鋼絲繩起出，下入鉆具套住中心導(dǎo)向器，順預(yù)導(dǎo)方向鉆進，達到糾斜目的。6、定向糾斜管法糾斜根據(jù)鉆孔偏斜方向和偏斜值，將套管腳處外側(cè)焊一塊弧形鋼板（厚度視偏斜值而定）、以吊垂線劃線的方法定向下入孔內(nèi)，后下入小一級鉆具，鉆具連接導(dǎo)向鉆具（沿套管內(nèi)導(dǎo)向），用較小鉆進參數(shù)鉆進1m左右，提出糾斜套管，下入與糾斜套管同徑的鉆具，其下部連接小一級導(dǎo)向管，用較小的鉆進參數(shù)緩慢導(dǎo)向擴孔鉆進，達到糾斜目的。7、定向偏斜楔法糾斜根據(jù)鉆孔偏斜方向和偏斜值，用鋼管加工成槽形偏斜楔，將偏斜楔用鉚釘錨固或點焊在鉆桿接頭上，定向下到偏斜孔段，然后通過鉆桿加壓切斷錨釘或焊點，經(jīng)檢查無誤后，再灌注水泥砂漿將偏斜楔固定，現(xiàn)下鉆具順偏斜楔槽內(nèi)導(dǎo)向鉆進。鉆進時要輕壓慢轉(zhuǎn)，隨時掌握孔內(nèi)情況。糾斜成功后，再繼續(xù)鉆進。8、鉆孔跳級變徑法糾斜當某孔段發(fā)現(xiàn)偏斜較大且終孔直徑能滿足設(shè)計要求時，可采用跳級變徑法糾斜。9、加長粗徑鉆具糾斜鉆進過程中，如發(fā)現(xiàn)孔斜較大，可將粗徑鉆具加長到20-30m，可達到糾斜的目的。五、倒垂孔保護管安裝1、所用管材應(yīng)滿足出廠技術(shù)要求，加工前應(yīng)嚴格檢查，其彎曲率小數(shù)點于0.2%0，彎曲、銹蝕嚴重的不能使用。保證不同軸度小于0.2mm，臺階端面的軸線不垂直度應(yīng)小于0.1mm。采用螺紋連接。2、保護管不安裝前，應(yīng)將保護管在壩面上整體連接起來，進行密閉試驗。并用經(jīng)緯儀測量其整體及其它各項偏差，然后按園周四等分刻劃4根廊線，并將保護管編號，作為安裝順序。3、保護管安裝前應(yīng)全面沖洗鉆孔清除殘留巖粉，自上而下每2m一次測定鉆孔的偏斜值，用作圖法確定有效鉛直園直徑，即：將鉆孔不同深度孔段偏斜值較大的若干測點投影到平面上，在余下的平面內(nèi)作圓，即為有效鉛直孔徑，根據(jù)有效鉛直孔徑確定保護管的中心坐標和安裝位置。4、保護管按設(shè)計要求進行防銹處理，即先對保護管進行除銹處理，再刷防銹漆進行防銹保護，其它外露金屬構(gòu)件、托架等按設(shè)計要求進行防銹處理。下管前，在孔底灌入高于孔底0.5m的水泥漿，再將保護管下到孔底，然后向上提升20cm左右，并用孔口夾板將保護管進行徑向定位，并將孔口夾板固定于孔口管上采用鉆機卷揚使之處于懸吊狀態(tài)，然后對保護管的中心位置進行調(diào)整，使其有效圓直徑滿足設(shè)計要求，保護管在未完全固加前不得拆除孔口固定夾板。保護管采用螺紋連接，其連接部位系采用螺紋密封膠帶密封止水。其底部采用無縫鋼板焊封，以防滲漏。5、根據(jù)保護管管身各部的彎曲情況設(shè)置保護管扶正環(huán)，扶正環(huán)的設(shè)置位置一般設(shè)置在管身的彎曲點上，其間距為6-12m；根據(jù)不同位置的鉆孔平面與確定的保護管安裝中心，用圖解法確定相應(yīng)位置的保護扶正的方位尺寸。并按順序安裝保護管，按照確定的尺寸，在相應(yīng)位置扶正環(huán)。6、保護管的中心調(diào)整符合要求后，進行水泥漿灌注。所用水泥標號為525#耐酸水泥，水灰比為0.5：1，采用水下注漿法灌注，灌注速度為2-5L/min。全孔分數(shù)次進行灌注，首次灌注時，在水泥漿加入3%的氯化鈣促凝，灌注底部的一根套管，待24h初凝后，校測保護的偏斜情況，如無異常，則可繼續(xù)以同樣的方法進行灌注直至孔口。在灌注中隨時注意觀察并調(diào)整保護管的垂直度，使之控制在正常的范圍內(nèi)。7、保護管安裝完畢后，在保護管內(nèi)按每米為一測點，全面復(fù)測一次保護管內(nèi)偏斜值，并作好記錄及時加蓋保護以待倒垂線安裝。六、倒垂孔線安裝1、垂線安裝前，先將垂線鋼絲纏繞在直徑大于40cm的絞盤上，檢查垂線鋼絲，如有曲折和傷痕禁使用。2、錨塊應(yīng)與垂線連接牢固、固定錨塊前，應(yīng)計算水泥砂漿灌注量，保證水泥砂漿面在保護管底深約100cm處，錨塊應(yīng)高出水泥砂漿面約10cm。錨塊定位應(yīng)保證垂線位于保護管有效孔徑的中心。3、浮體組安裝時，應(yīng)保證浮于水平，連桿垂直，并使其位于浮桶中心。4、在浮桶內(nèi)加注油液時，應(yīng)確認錨塊已固結(jié)牢固，以防止錨塊受拉力時而松動。同時，應(yīng)使整個恒力浮于淹沒在油液中，但不可觸及浮桶底部。處于自由狀態(tài)。5、垂線安裝時，應(yīng)安裝垂線再安裝坐標儀底盤，坐標應(yīng)調(diào)整水平，其基座坐標縱橫軸應(yīng)與壩軸線平行或垂直。6、垂線與浮體連接安裝，應(yīng)在錨塊完全固結(jié)穩(wěn)固后進行，以防松動或松脫。7、觀測墩應(yīng)按設(shè)計圖紙施工，基座與觀測墩應(yīng)固穩(wěn)固，觀測墩強制對中基座，其對中偏差不大于0.1mm，坐標儀應(yīng)強制對中基座安裝水平，基座中心線及坐標儀導(dǎo)軌應(yīng)與設(shè)計觀測方向平行，基座距垂線距離為4-5cm，且垂線應(yīng)在基座中心線附近。8、垂線安裝完成后應(yīng)進行認真調(diào)試，待垂線、浮體達到充分自由、平衡，垂線復(fù)位偏差不大于0.1mm。七、雙金屬標孔雙金屬標的安裝1、