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鉆探施工水利水電論文
1水利水電工程施工技術(shù)的主要分類(lèi)
1.1高科技儀器
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，水利水電工程在施工過(guò)程中引進(jìn)了很多先進(jìn)技術(shù)，以此提高工程的施工效率，如檢測、勘探儀器等。傳統的測量技術(shù)僅僅只是測量，所需的人力物力資源較大，且其不確定性較大。而新技術(shù)的應用很好地解決了測量數據的不準確問(wèn)題。由此可見(jiàn)，高科技儀器的應用為水利水電工程的發(fā)展帶來(lái)了很多發(fā)展的可能。
1.2計算CAD技術(shù)的應用
計算機CAD技術(shù)從應用之初就將其定義為應用型的軟件，與此同時(shí)，在計算機不斷的發(fā)展過(guò)程中，CAD技術(shù)也得到了廣泛的應用。多年實(shí)踐證明施工單位將計算機與其他技術(shù)相結合，使得數據的獲得更加方便，也保證了工程設計的科學(xué)性和合理性，提高了工程施工的實(shí)效性。
1.3GIS技術(shù)與數據庫技術(shù)
通過(guò)應用地理信息系統以及數據庫技術(shù)構建工程信息系統，GIS技術(shù)和數據庫技術(shù)的相結合有效提高了工程設計以及施工的靈活性以及準確性。傳統的工程信息系統通常只是對工程相關(guān)的數據進(jìn)行收集、整理和檢索等等。但是地理信息系統具有三維全景成像模擬功能，全面地展現了施工過(guò)程的時(shí)間以及空間關(guān)系，在近乎真實(shí)的情況下展現地質(zhì)構成，為工程的后期實(shí)施提供了依據。
1.4鉆探技術(shù)
上述工程中白云巖為一種沉積碳酸巖，主要由白云石組成，�；烊胧�、長(cháng)石、方解石和黏土礦物，呈灰白色，白云巖巖層易于破碎的特性，加之巖石風(fēng)化較深，故白云巖普遍存在巖石膠結性差、結構酥松、破碎，強度值波動(dòng)幅度大等特點(diǎn)。該類(lèi)地層在鉆探過(guò)程中，存在巖芯采取率低、巖芯采取質(zhì)量差、巖芯品質(zhì)不好等問(wèn)題，利用常規鉆探工藝技術(shù)，很難達到巖芯采取規范標準，鉆探現場(chǎng)布置全面圖如圖3所示。為了滿(mǎn)足可研階段對工程地質(zhì)條件查明的深度要求，確保工程勘察質(zhì)量，必須依據白云巖地層的特點(diǎn)，結合現有常規鉆探工藝技術(shù)，尋求滿(mǎn)足勘察成果質(zhì)量要求的特殊鉆探工藝技術(shù)方法。白云巖作為沉積碳酸巖，在鉆進(jìn)過(guò)程中，磨擦容易生熱，膨脹系數較大，尤其在強風(fēng)化、中等風(fēng)化程度的白云巖地層中進(jìn)行工程地質(zhì)勘探，巖石可鉆級別小于V級，巖層結構更加酥松、破碎，巖芯呈粉狀、偶見(jiàn)塊狀，用常規的硬質(zhì)合金鉆具干法鉆進(jìn)工藝技術(shù)施工，鉆進(jìn)效率非常低，且易發(fā)生孔內“燒鉆”及“抱鉆”事故，處理事故輔助時(shí)間較長(cháng)，成本加大，鉆進(jìn)經(jīng)濟效益較差。微風(fēng)化、弱風(fēng)化的白云巖，仍具有膠結性差、結構酥松、破碎等特點(diǎn)，造成孔壁不穩定的現狀，只得采取有效的護壁措施，改善孔壁的穩定性，才能獲得正常的鉆進(jìn)進(jìn)尺。進(jìn)行壓水試驗時(shí)，又需要保證孔壁的原狀，只有對已形成有效的護壁泥皮進(jìn)行破壞和清除才能有效進(jìn)行試驗，壓水試驗在高壓水頭作用下，原狀孔壁的不穩定性進(jìn)一步加劇，護壁難度加大。若繼續鉆進(jìn)，又需要重新進(jìn)行護壁，工序重復較多，直到鉆到設計孔深。微風(fēng)化、弱風(fēng)化的白云巖地層，可鉆性級別V～Ⅷ，屬堅硬巖石地層，鉆探采取的濕作業(yè)法作業(yè)，更加劇了破壞孔壁的穩定性，容易發(fā)生“埋鉆”和“卡鉆”事故，給鉆探工程質(zhì)量、鉆進(jìn)效率、進(jìn)度控制帶來(lái)異常難度，雖通過(guò)合理選用鉆具方法確保巖芯采取質(zhì)量，但若采用常規鉆進(jìn)參數，鉆進(jìn)效率很難提高。
2鉆探施工技術(shù)的應用
鉆進(jìn)工藝技術(shù)，單動(dòng)單管硬質(zhì)合金鉆具，輔以無(wú)泵反循環(huán)的鉆進(jìn)工藝技術(shù)強風(fēng)化、中等風(fēng)化程度的白云巖，因巖石強度較低，巖石級別在V級以?xún)�，采用油缸上下給進(jìn)來(lái)提動(dòng)鉆具實(shí)現無(wú)泵反循環(huán)及擴孔鉆進(jìn)相結合的硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝方法。為了有效解決常規硬質(zhì)合金鉆具干法鉆進(jìn)工藝技術(shù)所帶來(lái)的鉆進(jìn)效率低，易發(fā)生孔內“燒鉆”及“抱鉆”事故的問(wèn)題，結合常規硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝技術(shù)，對鉆具鉆頭稍加改動(dòng)，并配以孔底局部返循環(huán)的鉆進(jìn)工藝對強風(fēng)化、中等風(fēng)化程度的白云巖地層進(jìn)行鉆進(jìn)。因巖層較軟，主要靠通過(guò)軸心加在合金上的壓力來(lái)克取巖石，宦選用稍高鉆壓;為了提高成孔質(zhì)量，獲得較好鉆進(jìn)效率，降低磨擦升溫．宜選用低轉速。為了實(shí)現孔底局部反循環(huán)的功能，同時(shí)因短時(shí)間脫離對巖石的克取磨擦，起到散熱、冷卻效果，應勤提動(dòng)鉆具。這在很大程度上預防和減少了孔內事故的發(fā)生，提高了鉆進(jìn)效率。這種工藝技術(shù)應注意以下3個(gè)要點(diǎn):
1)常規硬質(zhì)合金鉆頭內外出刃為1.0～1.5mm，則巖芯外徑與鉆具巖芯管內環(huán)間隙為1.0～1.5mm。白云巖為沉積碳酸鹽，高溫環(huán)境下，生成用作膨脹劑的氧化鎂和氧化鈣的混合物，這種混合物的膨脹率大。在鉆頭克取巖石及鉆具在巖層中回轉，會(huì )因摩擦而產(chǎn)生熱量，使巖芯膨脹，使巖芯外徑與鉆具巖芯管內環(huán)間隙不足1mm，使得巖芯進(jìn)入巖芯管的阻力加大，阻力大于鉆機帶動(dòng)鉆具獲得進(jìn)尺所克服的阻力時(shí)，造成因“堵鉆”而無(wú)法獲得正常進(jìn)尺，被迫起鉆，取出巖芯管內巖芯后重新下鉆，增加鉆進(jìn)的輔助時(shí)間。雖然巖芯采取率高，但巖芯擾動(dòng)大、品質(zhì)差，仍然影響巖芯采取質(zhì)量。采取的措施是:將硬質(zhì)合金鉆頭內外出刃增加到2.5～3mm，底刃按分區破碎方式排列，給巖芯因磨擦生熱產(chǎn)生膨脹留有空隙，巖芯管與巖芯環(huán)狀保持一定的間隙。
2)通過(guò)鉆具提起一定高度(一般為0.3～0.5m)，使孔底產(chǎn)生負壓，鉆具與巖層環(huán)狀的泥漿沿間隙流入孔底，再下壓鉆具，孔底泥漿在壓力作用下，會(huì )沿著(zhù)巖芯與鉆具內環(huán)間隙向上流動(dòng)，形成無(wú)泵反循環(huán)，鉆頭在較大壓力，慢速回轉狀態(tài)下，克取巖層獲得進(jìn)尺。鉆進(jìn)過(guò)程中巖芯一般是連續不斷的，巖芯擾動(dòng)小、品質(zhì)好，巖芯采取質(zhì)量滿(mǎn)足規范要求，回次進(jìn)尺可達0.8～1.5m，鉆進(jìn)效率高。
3)若改變硬質(zhì)合金鉆頭的內外刃及底刃，運用無(wú)泵反循環(huán)及調整鉆進(jìn)參數措施后，仍不能有效避免“抱鉆”、“燒鉆”事故，還可采用鉆擴結合的鉆進(jìn)方法。正常鉆進(jìn)的粗徑鉆具在大一級IZl徑內回轉長(cháng)度控制在2/3左右，增加正常鉆進(jìn)粗徑鉆具的環(huán)狀空間，有效避免事故發(fā)生。但擴孔過(guò)程中，值得注意的是一定要加大提動(dòng)鉆具的頻率，否則會(huì )造成“抱鉆、“燒鉆”附加事故。當發(fā)生微“抱鉆”、燒鉆事故時(shí)，不要急于處理，停機10min后，待巖層及鉆具冷卻后，再開(kāi)動(dòng)鉆機，事故就可能得到解決。通過(guò)上述工藝技術(shù)，有效預防和減少了孔內事故，較大地提高了巖芯采取質(zhì)量和鉆進(jìn)效率，大大降低了鉆探成本，并在單位規定時(shí)間內順利完成了貴陽(yáng)市下壩水電站現場(chǎng)地質(zhì)勘探工作，為鉆探施工奠定堅實(shí)的基礎，為施工單位創(chuàng )造了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
3結語(yǔ)
綜上所述，水利水電工程的建設需要多種技術(shù)綜合使用，才能保證工程的高質(zhì)量。而鉆探施工是水力水電工程中的主要施工技術(shù)，需要通過(guò)嚴格的質(zhì)量控制措施，對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控以及檢查，才能保證鉆探質(zhì)量。在鉆探的過(guò)程中，需要根據工程的自然地質(zhì)情況以及施工需求等確立各項參數，這樣鉆探施工才能取得較好的結果。
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