深厚砂卵砾石层金刚石钻探施工技术和工艺

深厚砂卵砾石层金刚石钻探施工技术和工艺

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时间:2018-08-06

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1、深厚砂卵砾石层金刚石钻探施工技术和工艺              付兵    邱太宝摘要:结构复杂的深厚砂卵砾石层的钻探施工技术和工艺是十分复杂的。作者以乐山沙湾水电站坝址区钻探工程的实践,详细地总结了深厚砂卵砾石层金刚石钻探施工的钻孔结构设计、金刚石钻头的选择、钻进参数、系列钻具及套管选择等方面的经验。同时指出,工程钻探是一门实践性很强的学科,因此,切不可死搬硬套别人的经验,须根据地层情况加以取舍、总结、完善,才能达到最佳效果。关键词:乐山市沙湾水电站;钻探施工技术和工艺;钻进参数;厚壁套管;冲洗液;质量; 沙湾水电站枢纽工程位于四川省乐山市沙湾区大渡河干

2、流葫芦镇河段,为大渡河干流下游梯级开发中的第一级,距乐山市城区44.5Km。该工程以发电为主,兼顾灌溉和航运功能。电站装机容量480MW,河床式厂房,厂房后接长约9Km的尾水渠,属大型水电项目。   该工程钻探工作的特点是,枢纽区河床砂卵石层厚度大,最深达约77m,且结构复杂,给钻探施工带来很大的困难。因此,认真研究深厚砂卵石层金刚石钻探的施工技术和工艺,是保证钻探质量和圆满完成钻探任务的关键。1坝址区地质条件及地质要求1.1坝址区地质条件1.1.1  上坝址区河床段地质条件  坝址位于沙湾区葫芦镇上游约2.2Km的祝村坝,河谷呈宽缓的“U”形状,河床段宽度

3、约570m,左侧为大渡河现主河道,右侧为河流漫滩。地表覆盖层上部为第四系全新统现代河流冲积堆积(Q42al)之层,其物质组成为漂卵石夹砂,厚度为18.00~20.10m,中、下部为第四系上更新统冲洪积堆积层(Q3al+pl)之漂卵石夹粉土,厚度为17.00~53.50m,底部为粘土透镜体,厚度为1.00~2.90m。覆盖层左右两侧厚度差异较大,左侧为一深切河槽,覆盖层最大厚度达76.54m;右侧为一基岩台地,覆盖层最大厚度达36.30m。  下伏基岩为三叠系中统雷口坡组(T212)之泥质白云岩、岩溶角砾岩及灰岩。灰岩及岩溶角砾岩为中等发育,岩体中多有溶孔发育

4、,并有粘土及灰岩角砾充填,岩体完整性差,岩性软弱,强度较低。1.1.2  下坝址区河床段地质条件  下坝址位于沙湾区葫芦镇上游约1.0 Km的桅杆坪,河谷开阔,呈宽缓的“U”型,河床段宽度约630m,右侧为大渡河现主河道,中部为一河心岛,左侧为河流漫滩。地表覆盖层中部和上部为第四系全新统现代河流冲积堆积(Q42al)层,按其物质组成可分为两层,第一层为漂卵石夹砂,厚度为6.60~33.20m,第二层为卵砾石夹砂,厚度为0.00~26.10m,层中夹粉细砂透镜体;下部为第四系上更新统冲洪积堆积(Q3al+pl)层,其物质组成为卵砾石夹砂,厚度为0.00~44.

5、50m,层中局部夹砂层及粘土夹砾石透镜体,砂层透镜体最大厚度达18.60m。河床内分布左右两个深切河槽,左侧深切河槽宽约100~130m,覆盖层最大厚度达53.26m;右侧深切河槽宽约330~360m,覆盖层最大厚度达66.76m。  下伏基岩为三叠系中统雷口坡组(T213)之泥质白云岩、岩溶角砾岩及灰岩。1.2地质对钻孔的质量要求及技术要求质量要求:岩芯采取率85%,岩芯获得率80%     技术要求:终孔直径不小于Φ91mm。2设备的选择    根据地层情况、钻孔深度和地质要求,钻探设备选择如下:  钻机:XY—2型                   

6、  水泵:3D—5/40型  定量泵:BW—150型、BW—160型    搅拌机NJ—300型  木质三角塔,高度9m3钻探施工技术与工艺3.1钻进方法及钻孔结构3.1.1  上坝址区钻进方法及钻孔结构  根据地层情况及上阶段钻探施工的经验,上部砂卵石层,先采取植物胶金刚石钻进取芯,后跟进厚壁套管护壁,以护住上部较为松散的砂卵石层;下部砂卵石夹粉土层,因其稳定性相对较好,采用植物胶金刚石钻进,辅以投黄泥球挤压护壁及下入多级套管护壁的方法,钻穿砂卵石层,基岩:采用清水金刚石钻进。  根据地层情况及钻孔深度选择钻孔结构如下: 0~15m,跟进Φ194×14厚壁

7、套管,之后采用Φ150、Φ130、Φ110植物胶金刚石钻进,并逐级下入Φ146、Φ127、Φ108套管,每级钻进深度控制在15~25m,钻穿砂卵石层。  基岩:采用Φ91清水金刚石钻进工艺,一径终孔。  上坝址钻探完成覆盖层最大厚度达76.54m,孔深94.67m。3.1.2下坝址区钻进工艺及钻孔结构  根据地层情况及上阶段钻探施工的经验,因砂卵石层较为松散,地层稳定性较差,先采用植物胶金刚石钻进取芯,后跟进厚壁套管护壁的钻进工艺,以两层厚壁套管钻穿砂卵石层。基岩:采用清水金刚石钻探工艺。  根据地层情况及钻孔深度选择钻孔结构如下:覆盖层采用Φ130植物胶金

8、刚石钻进取芯,逐步跟进Φ178×12(7英寸)厚壁套

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