去学水电站压力斜井导孔施工精度控制

【摘要】随着反井钻施工技术的逐步成熟，水电站压力斜井的开挖施工中导孔大多已采用反井钻施工，当斜井的长度较长且洞径不是太大时，贯穿精度的控制显得尤为重要，这也是斜井施工中的一个难题。本文从工程实际应用为基础，对斜井导孔施工精度的控制方法进行了总结，为今后的斜井导孔施工提供了一定的经验。

【关键词】斜井；导孔；精度控制；去学水电站

1、工程概况

四川硕曲河去学水电站位于甘孜州得荣县境内，共设一条压力斜井，斜井设计长192m，开挖断面直径7.0m，斜井倾角48°，与斜井相连的上平段及下平段的洞径分别为8m、7m，围堰主要为玄武质溶结角砾岩，洞身段局部存在节理裂隙。

2、斜井导孔施工方案及成果

斜井导孔施工采用LM-200反井钻机施工，正向导孔孔径为0.216m，反向扩孔孔径为1.4m。

LM-200反井钻主要参数：

施工前为保证技术方案的实现，先对上平段洞室纵向进行扩大。之后按反井钻施工的正常程序浇筑作业平台及泥浆池、安装、调试设备、开孔及施钻、更换钻头反拉。

通过施工前认真研究、探讨施工方案，充分考虑施工过程中可能遇到的不利情况，对技术方案和设备材料进行了充分准备，过程中严格执行方案、加强现场管理，并结合实际作出调整，最终导孔贯穿时，导孔完全在斜井设计的纵断面内，实现导孔一次贯穿成功。

3、导孔精度控制的主要措施

（1）保证“横向不偏”的大原则。经过与设计沟通，斜井的角度如果较设计偏差不大，设计可以针对贯穿结果作小调整，并不会影响工程的安全和经济效益的实现。所以施工中大原则是导孔贯穿时一定要保证在横向上不超出斜井的投影区，纵向上略有偏差影响不会太大。

（2）测斜仪器的选择。根据采用的反井钻的情况和工程实际，在市场上调查、比选测斜仪，最终选择了市面上精度相对较高的自寻北陀螺仪，自寻北陀螺仪因为每个点的测量均是独立的，不会产生累计误差，保证过程中测量数据尽量精确。

（3）开孔位置的选择。因该斜井长度较大，钻杆自重会产生较大的均布荷载，岩体对钻杆的反作用力也会导致钻孔偏移。为有效抵消钻杆自身重力荷载的作用，以及避免岩体对钻杆的反作用力导致的偏差，开孔的角度较设计角度大0.5°，孔的圆心在井的圆心的正上方1m位置。

（4）开孔速度的控制。开孔段作为钻杆施钻的方向导向，其精准度显得尤为重要。开孔时通过控制开孔的速度保证开孔的位置尽量符合施工方案的设计，去学的斜井导孔开孔时均采用I挡施钻，开孔长度为3m。

（5）采用工业盐避免裂隙渗水。为有效应对裂隙渗水的问题，没有采用传统的灌浆封堵裂隙，而是在洗孔水中加入了工业盐实现同步封堵，这样避免了孔底沉积过多的岩粉使钻头悬空容易偏移，取得了很好的效果，同时也避免了提钻、灌浆占用的时间。

（6）充分利用稳定器。稳定器是避免钻孔偏斜的最有效工具，稳定器一般为六棱形或八棱形，它可以保证钻杆在孔底范围内尽可能与岩壁接触，减少钻杆悬空的偏移。去学水电站斜井导孔施工中采用6节八棱形的稳定器。

（7）严格控制转速。施钻过程中保持匀速钻进非常必要，转速过慢，容易导致钻头和孔底脱空，转速过快则岩体对钻杆的反作用力加大。去学水电站斜井导孔施工的转速采取了厂家推荐的转速，并根据该转速测定了钻孔的压力。根据实验，长度在100m以内时压力应在160-180kN之间变动，长度大于100m时压力在180-220kN之间变动，调整推力时，转速应随推力值反向调整。

（8）加密测斜纠偏。去学水电站斜井导孔施工中采取每50m进行一次测斜的措施，较规范多2次测斜，虽然这样会因为提钻多用了一定的时间，但却保证了过程的控制和及时纠偏。

（9）加强现场管理，动态调整设备工作参数。去学水电站斜井导孔施工中加强了现场的技术管理，施工过程中现场均安排了技术人员全程记录进尺速度，若发现钻进速度发生明显变化，及时调整设备工作参数。

4、结语

反井钻的使用在工程的井挖、尤其是斜井开挖中具有非常重要的意义，但唯有不但提高贯穿精度才能最大程度发挥反井钻的施工效用，可这看似简单的一个机械操作却也涉及了众多的学科门类，到目前为止尚没有完备施工方案能确保贯穿的精度，对于长度稍大的斜井，自重和反作用力引起的挠度则更大，精度的控制也更为困难；同时长度的加大，地质条件也会相对多变和复杂。实际施工中通过借鉴类似经验，认真科学制定施工方案，过程中严格执行技术方案并动态调整，可以尽可能减少贯穿的偏差。

参考文献：

[1]王斌 定向钻井测量仪器[M] 北京：石油工业出版社，1990

[2]水电水利工程斜井竖井施工规范 北京：中国电力出版社，2009

[3]汤凤林 岩心钻探学 武汉：中国地质大学出版社，1997：492-500