倒垂孔、雙金屬標(biāo)孔施工組織設(shè)計(jì)方案.doc

大壩倒垂孔、雙金屬標(biāo)孔施工及監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝組織設(shè)計(jì)一、施工準(zhǔn)備1、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）倒垂孔鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)本工程地質(zhì)重要條件和倒垂孔設(shè)計(jì)要求，造孔擬采用金剛石單管導(dǎo)向管柱鉆進(jìn)。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(zhǎng)度，下入377mm孔口導(dǎo)向管（長(zhǎng)2m左右），管外用水泥砂漿固結(jié)，再以330mm、280mm金剛石單管鉆進(jìn)，以220mm終孔；必要時(shí)，可變徑以180mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)至終孔。造孔施工中，其粗徑鉆具長(zhǎng)度不小于10m，以保證倒垂孔的垂直精度。2）雙金屬標(biāo)孔鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)本工程地質(zhì)條件和雙金屬標(biāo)孔設(shè)計(jì)要求，造孔擬采用金剛石單管導(dǎo)向管柱鉆進(jìn)。雙金屬標(biāo)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(zhǎng)度，下入377mm孔口導(dǎo)向管（長(zhǎng)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(zhǎng)度不小于10m，以保證雙金屬標(biāo)孔的垂直精度。2、鉆進(jìn)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(yán)格控制并隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。孔底鉆壓控制在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(jìn)參數(shù)，嚴(yán)格控制回次進(jìn)尺。3、鉆機(jī)的安裝與調(diào)整1）鉆機(jī)的安裝是倒垂孔鉆機(jī)的重要環(huán)節(jié)之一，必須認(rèn)真對(duì)待。鉆機(jī)安裝在基臺(tái)木上，再以三根18#槽鋼作壓梁，通過預(yù)埋的螺桿，將鉆機(jī)基臺(tái)牢固固定在壩臺(tái)面上，保證鉆機(jī)安裝穩(wěn)固，水平，周正，同時(shí)當(dāng)松開螺桿時(shí)鉆機(jī)又可前、后、左、右四個(gè)方向自由移動(dòng)，以適應(yīng)鉆孔糾斜時(shí)鉆機(jī)的平面位移。2）鉆機(jī)安裝后，應(yīng)采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀校正鉆機(jī)立軸，使其上、下死點(diǎn)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(shí)，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(duì)其垂直精度進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)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(jìn)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(yán)格控制鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)和鉆進(jìn)速度，并以鉆速控制和調(diào)整其它鉆進(jìn)參數(shù)。禁止盲目追求進(jìn)尺，始終堅(jiān)持“防斜為主，定時(shí)測(cè)斜和及時(shí)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(jì)要求。1、開孔鉆進(jìn)1）按設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量放樣確定位誤差不大于2cm。2）開鉆前，應(yīng)重新校對(duì)立軸中心，使其與導(dǎo)向管的中心相重合，采用合金鉆具進(jìn)行開孔鉆進(jìn)，開孔鉆進(jìn)應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。2、孔身鉆進(jìn)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(gè)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(jìn)，同時(shí)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(zhǎng)粗徑具，直至達(dá)到10-12m。必要時(shí)還可再加長(zhǎng)，形成管柱鉆具，以保證可靠導(dǎo)向性。3、正常鉆進(jìn)與糾斜鉆進(jìn)在鉆進(jìn)過程中，正常鉆進(jìn)時(shí)，采用長(zhǎng)精徑鉆具；糾斜鉆進(jìn)時(shí)，、鉆桿不用鉆桿導(dǎo)向器，并采用短鉆具，嚴(yán)格控制進(jìn)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(dòng)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(jìn)沖洗液混凝土孔段采用清水鉆進(jìn)，基巖孔段采用乳化沖洗液，以潤(rùn)滑鉆具，減少阻力，提高效率，延長(zhǎng)鉆、頭使用壽命，保證鉆孔垂直精度。6、采用較小的鉆進(jìn)參數(shù)立軸轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)壓力，是控制鉆進(jìn)速度、防止孔斜的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正常鉆進(jìn)中，不得使用鉆機(jī)加壓。淺孔鉆進(jìn)時(shí)，可用粗徑鉆具和鉆鋌等孔底加壓，深孔鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)減壓鉆進(jìn)，使鉆具呈微拉狀態(tài)。7、施鉆技術(shù)要求施鉆時(shí)，上下鉆具要平穩(wěn)，嚴(yán)禁猛墩或強(qiáng)力起拔，鉆具遇阻時(shí)要分析原因，正確處理，提鉆時(shí)，嚴(yán)禁猛甩鉆桿，鉆具，防止其變形、彎曲。每回次下鉆時(shí)，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(shí)，其卡料規(guī)格應(yīng)符合要求，每回投入卡料采取巖心，爭(zhēng)取一次取心成功。巖心采取后進(jìn)行鉆孔測(cè)斜孔斜符合要求才能繼續(xù)鉆進(jìn)。9、鉆孔變徑鉆孔變徑是倒垂孔鉆進(jìn)的重要環(huán)節(jié)之一，鉆孔變徑應(yīng)使用導(dǎo)向鉆具鉆進(jìn)。當(dāng)小徑孔段長(zhǎng)度等于大徑鉆具長(zhǎng)度時(shí)，再去掉導(dǎo)向鉆具。變徑鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)的較小鉆進(jìn)參數(shù)。10、定時(shí)測(cè)斜1）定時(shí)測(cè)斜，即每鉆進(jìn)1m左右測(cè)定孔斜一次，并記錄在測(cè)斜表格上，及時(shí)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(cè)斜工作必須在撈盡孔內(nèi)巖心及沉淀物以后再進(jìn)行。2）測(cè)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(dāng)浮體能在液面上自由漂浮時(shí)可停止注水。（2）用鋼絲與鼓形測(cè)斜儀連接，通過繞線架控制，將鼓形測(cè)斜儀下到預(yù)測(cè)孔深。（3）將繞線架放置于浮體上，待浮體平穩(wěn)后即可測(cè)量孔斜，在孔口十字坐標(biāo)上量出偏斜的橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)值。該坐標(biāo)與孔口十字坐標(biāo)原點(diǎn)的距離即為中心偏斜值。11、鉆孔驗(yàn)收終孔后，應(yīng)立即洗孔，清除孔內(nèi)殘?jiān)?，然后自下而上?m或2m逐段測(cè)斜。經(jīng)驗(yàn)收合格后下入垂線保護(hù)管。三、鉆孔設(shè)備機(jī)具選型及主要技術(shù)要求1、鉆機(jī)根據(jù)本工程地質(zhì)條件和倒垂孔設(shè)計(jì)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(jī)，以承受鉆機(jī)過程中的扭矩，消除由于立軸晃動(dòng)，偏心而產(chǎn)生的鉆機(jī)具振動(dòng)與不穩(wěn)定。擬選擇XY-4型液壓鉆機(jī)，以滿足倒垂孔施工要求。2、水泵根據(jù)鉆進(jìn)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(jìn)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(shí)保證鉆塔頂部天車前沿，立軸中心及孔口中心三點(diǎn)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?zhǔn)確，開孔鉆進(jìn)鉛直，升降擰卸鉆具安全，本工程孔口導(dǎo)向裝置，擬設(shè)計(jì)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(jì)要求，擬選擇的足夠剛性與強(qiáng)度的89mm粗徑鉆桿。鉆具選用同軸度好，剛性強(qiáng)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(zhǎng)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(jì)要求，開孔鉆進(jìn)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(cè)斜儀本工程擬選用DZ-2型浮標(biāo)式鉆孔孔測(cè)斜儀，以保證測(cè)斜精度滿足規(guī)定要求。9、主要設(shè)備機(jī)具配置本工程主要設(shè)備機(jī)械配置（見表3-1）大施工設(shè)備清單 表3-1編號(hào)名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1鉆機(jī)XY-44臺(tái)2完好2三角架12.5m、9.5m套2完好3水泵BW250泥漿泵臺(tái)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(gè)2舊10金剛石鉆頭330個(gè)4新11金剛石鉆頭280個(gè)4新12金剛石鉆頭220個(gè)10新13扶正器430個(gè)4舊14扶正器330個(gè)4舊15扶正器280個(gè)4舊16扶正器220個(gè)4舊17慢動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)JK-15臺(tái)2新18電纜25mm2m600新19配電柜個(gè)5新20測(cè)斜儀套2新21電焊機(jī)臺(tái)1新四、主要糾斜方法1、鉆機(jī)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(shí)采取此方法糾斜可達(dá)到理想效果。其方法是將鉆機(jī)平面移動(dòng)一定距離，一般移動(dòng)量為孔斜值的2-4倍，再將鉆機(jī)固定即可進(jìn)行糾斜鉆進(jìn)。其糾斜原理是當(dāng)鉆機(jī)平行位移后，致使鉆頭工作時(shí)在鉆壓的作用下產(chǎn)生偏聽偏壓而改變?cè)@孔軸向，使鉆頭沿孔斜反方向鉆進(jìn)，從而達(dá)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(jī)立軸角度，采用輕壓慢轉(zhuǎn)出一個(gè)新孔，再恢復(fù)正常鉆進(jìn)。3、擴(kuò)孔法糾斜當(dāng)鉆孔變徑后，鉆進(jìn)到一定深度發(fā)現(xiàn)孔斜過大時(shí)，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(zhǎng)鉆具導(dǎo)向，輕壓慢轉(zhuǎn)擴(kuò)孔鉆進(jìn)，直至將孔斜糾正后現(xiàn)繼續(xù)鉆進(jìn)。4、回填封孔糾斜在中硬巖層鉆進(jìn)，當(dāng)某一孔段偏斜值較大而采用糾斜方法效果不理想時(shí)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(jìn)時(shí)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(gè)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(qiáng)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(jìn)，達(dá)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(jí)鉆具，鉆具連接導(dǎo)向鉆具（沿套管內(nèi)導(dǎo)向），用較小鉆進(jìn)參數(shù)鉆進(jìn)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(jí)導(dǎo)向管，用較小的鉆進(jìn)參數(shù)緩慢導(dǎo)向擴(kuò)孔鉆進(jìn)，達(dá)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(diǎn)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(diǎn)，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(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)要輕壓慢轉(zhuǎn)，隨時(shí)掌握孔內(nèi)情況。糾斜成功后，再繼續(xù)鉆進(jìn)。8、鉆孔跳級(jí)變徑法糾斜當(dāng)某孔段發(fā)現(xiàn)偏斜較大且終孔直徑能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采用跳級(jí)變徑法糾斜。9、加長(zhǎng)粗徑鉆具糾斜鉆進(jìn)過程中，如發(fā)現(xiàn)孔斜較大，可將粗徑鉆具加長(zhǎng)到20-30m，可達(dá)到糾斜的目的。五、倒垂孔保護(hù)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(yán)格檢查，其彎曲率小數(shù)點(diǎn)于0.2%0，彎曲、銹蝕嚴(yán)重的不能使用。保證不同軸度小于0.2mm，臺(tái)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(hù)管不安裝前，應(yīng)將保護(hù)管在壩面上整體連接起來，進(jìn)行密閉試驗(yàn)。并用經(jīng)緯儀測(cè)量其整體及其它各項(xiàng)偏差，然后按園周四等分刻劃4根廊線，并將保護(hù)管編號(hào)，作為安裝順序。3、保護(hù)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(cè)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(cè)點(diǎn)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(hù)管的中心坐標(biāo)和安裝位置。4、保護(hù)管按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防銹處理，即先對(duì)保護(hù)管進(jìn)行除銹處理，再刷防銹漆進(jìn)行防銹保護(hù)，其它外露金屬構(gòu)件、托架等按設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(hù)管下到孔底，然后向上提升20cm左右，并用孔口夾板將保護(hù)管進(jìn)行徑向定位，并將孔口夾板固定于孔口管上采用鉆機(jī)卷揚(yáng)使之處于懸吊狀態(tài)，然后對(duì)保護(hù)管的中心位置進(jìn)行調(diào)整，使其有效圓直徑滿足設(shè)計(jì)要求，保護(hù)管在未完全固加前不得拆除孔口固定夾板。保護(hù)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(hù)管管身各部的彎曲情況設(shè)置保護(hù)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(diǎn)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(hù)管安裝中心，用圖解法確定相應(yīng)位置的保護(hù)扶正的方位尺寸。并按順序安裝保護(hù)管，按照確定的尺寸，在相應(yīng)位置扶正環(huán)。6、保護(hù)管的中心調(diào)整符合要求后，進(jìn)行水泥漿灌注。所用水泥標(biāo)號(hào)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?jǐn)?shù)次進(jìn)行灌注，首次灌注時(shí)，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(cè)保護(hù)的偏斜情況，如無異常，則可繼續(xù)以同樣的方法進(jìn)行灌注直至孔口。在灌注中隨時(shí)注意觀察并調(diào)整保護(hù)管的垂直度，使之控制在正常的范圍內(nèi)。7、保護(hù)管安裝完畢后，在保護(hù)管內(nèi)按每米為一測(cè)點(diǎn)，全面復(fù)測(cè)一次保護(hù)管內(nèi)偏斜值，并作好記錄及時(shí)加蓋保護(hù)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(jì)算水泥砂漿灌注量，保證水泥砂漿面在保護(hù)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(hù)管有效孔徑的中心。3、浮體組安裝時(shí)，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(shí)，應(yīng)確認(rèn)錨塊已固結(jié)牢固，以防止錨塊受拉力時(shí)而松動(dòng)。同時(shí)，應(yīng)使整個(gè)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(shí)，應(yīng)安裝垂線再安裝坐標(biāo)儀底盤，坐標(biāo)應(yīng)調(diào)整水平，其基座坐標(biāo)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(jìn)行，以防松動(dòng)或松脫。7、觀測(cè)墩應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙施工，基座與觀測(cè)墩應(yīng)固穩(wěn)固，觀測(cè)墩強(qiáng)制對(duì)中基座，其對(duì)中偏差不大于0.1mm，坐標(biāo)儀應(yīng)強(qiáng)制對(duì)中基座安裝水平，基座中心線及坐標(biāo)儀導(dǎo)軌應(yīng)與設(shè)計(jì)觀測(cè)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(jìn)行認(rèn)真調(diào)試，待垂線、浮體達(dá)到充分自由、平衡，垂線復(fù)位偏差不大于0.1mm。七、雙金屬標(biāo)孔雙金屬標(biāo)的安裝1、