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1、反井钻机在长斜井施工中的应用 摘 要：冶勒水电站调压室及压力管道工程CV标工程总投资为3700万元,总工期为40个月,工程的关键线路为压力管道施工。其中两条倾角为60°,长度分别为242m及270m的压力斜井是该标段的最大施工难点:倾角陡、洞身长、地质条件复杂,地下水丰富,涌渗水量达300m3/h,安全隐患尤为突出。目前LM-200型反井钻机的实际斜井施工记录未超过150m。根据现场施工和反井钻机的实际技术性能,采用了反井钻机结合人工开挖下导洞的方案进行施工,取得了较好的效果,实际钻进深度180m。主要介绍了反井钻机应用于大
2、倾角、长深度斜井开挖施工的程序、方法、工艺及所取得的成功经验和存在的缺陷。 关键词：反井钻机;导孔;扩孔;安装平台;压力;扩挖钻头;提升;控制;吊装;误差;基础;冶勒水电站1概述1.1工程概况 冶勒水电站位于四川省石棉县和冕宁县境内,总装机容量为240MW。我部承建了调压室及压力管道工程。其中上斜井、中斜井长度分别为242m和270m。斜井与水平方向夹角为60°,断面型式为直径4.6m的圆形。采用反井钻机与人工下导洞开挖相结合的方案进行导孔施工。1.2地质情况 斜井围岩以Ⅲ、Ⅳ类为主,上中部为Ⅴ类围岩。围岩节理裂隙发
3、育,特别是在桩号0+668~0+682段(扩挖钻头安装平台附近)岩层挤压破碎,裂隙中充有次生泥,围岩自稳能力极差,地下水丰富,从不同部位呈股状、滴状涌(渗)出,涌渗水量达300m3/h。斜井围岩岩性由晋宁期石英闪长岩组成,具混合岩化特点,岩质坚硬,湿抗压强度≥100MPa。岩体中隐微裂隙较发育,岩脉与围岩呈溶解式接触,或挤压破碎接触。1.3关于反井钻机 本次斜井施工采用的反井钻机型号为LM-200型。主要由钻机车、操作车、泵车、钻具等四部分组成,配套辅助设备为洗井泵一台,斜井专用装置一套。厂家提供的反井钻机主要技术性能如下:
4、 (1)导孔直径(mm):216 (2)导孔直径(mm):1400,2000(二次扩孔) (3)钻井深度(m):200,小于150(φ2m扩孔) (4)总功率(kW):82.5 (5)主机外型尺寸(长×宽×高) 运输(mm):2950×1370×1570 工作(mm):3230×1770×3448 (6)主机重量(kg):82772施工布置2.1反井钻机的冷却循环系统 反井钻机的冷却循环系统由:洗井泵(泥浆泵)、水池、水沟组成。距反井钻机基础15
5、m处设置一个5m3水池,水池中间设一隔墙,将水池分隔成清水池和沉淀池。混凝土基础和水池之间由一水沟连接,导孔施工出现的回水、细沙沿此沟回流至沉淀池。洗井泵设置在钻机车与水池之间。具体布置见图1。2.2反井钻机运输轨道的安装 为方便反井钻机就位、定位,在洞内卸机部位地面安装运输轨道,轨距60cm,轨道为24kg/m的轻轨,枕木为10cm×10cm方木,间距为50cm/根。2.3反井钻机的安装基础 反井钻机安装在平段与斜井相交部位,主机起钻孔口与斜井中心线延长线吻合。操作车、泵车依次停放在扩挖过后的盲洞内,操作车距起钻孔口有
6、大于1m的安全距离。基础采用C20混凝土分二期浇筑而成,一期形成基础并预留反井钻机地脚螺栓坑,待机体到位并进行初校后,回填二期混凝土,以确保反井钻机与基础牢固衔接,不发生移位。3反井钻机施工程序 基础浇筑(一期含循环水池)→反井钻机进场安装(包括高压洗井泵)测量初定位φ216mm先导孔施工→钻头在预定深度出露(若未出露扩挖找钻头)→扩孔钻头安装平台施工→扩孔钻头提升→扩孔钻头安装→安装平台撤出→φ1200扩孔施工→扩孔钻头拆卸→反井钻机撤除。4施工过程及方法4.1反井钻机的安装 本工程平洞直径为4.6m,能满足卸车条件,
7、反井钻机采用实际载重能力在10t以上的平板货车,货箱的长度不宜超过5.5m,离地高度不宜超过1.2m。反井钻机主机重达8.3t,无法采用汽车吊、装载机等灵便设备在洞内卸车,经研究讨论最终选择在地质塌方部位,利用支护钢支撑再充分加固后配以10t手动葫芦卸车,极限安全卸车高度为4.8m。4.2φ216mm先导孔施工 反井钻机施工的关键在于先导孔钻孔质量。最终导孔能否钻通,钻通后的偏离误差大小在开钻后无法进行中间检测和控制,只能依靠经验,针对不同的围岩类别,实施不同的主、副泵工作压力、转速和适时装配稳定钻杆进行控制。反井钻机的钻杆
8、分为普通钻杆(1m)和稳定钻杆(0.5m),差别在于后者比前者外周多了均匀分布的四条3cm厚的钢肋板,其作用是导向,防止钻杆随深度的增加旋转产生过大弯曲、过大摆幅,起到稳定的作用,同时保护钻杆与孔壁的接触磨损。我部采用的稳定钻杆的加设方法如下:钻进2m时必须加设
