柳洪电站压力管道斜井反井钻机施工技术讨论.docx

柳洪电站压力管道斜井反井钻机施工技术讨论柳洪电站压力管道斜井反井钻机施工技术研究四川水利2022No5设计与施工柳洪电站压力管道斜井反井钻机施工技术研究汪仁平(中国葛洲坝水利水电工程集团有限公司四川施工局,成都,610036)摘要柳洪水电站压力管道下斜段设计长度28183m,倾角50!,开挖断面为直径50m得圆形断面,采用反井钻机施工,采取一系列技术措施,成功穿越了断层、裂隙等不良地质构造洞段,精确贯通形成先导井,解决了反井钻机在水电工程长斜井施工中得许多难题 关键词柳洪水电站压力管道斜井反井钻机施工技术1概述柳洪水电站位于四川省凉山州美姑县柳洪区境内,金沙江支流美姑河下游尔其至柳洪沟口河段,为引水式电站 电站共装 机3台,单机容量益?得原则,逐步建立完善多元化投融资格局 2科学方案重实效科学方案是工程效益得前提和关键 今年三部委已联合印发了#县级农村饮水安全工程?十一五?方案指南%,把农村饮水不安全人口数和各项任务分解到县 要求各地方案要结合当地实际,真正选好水源、选好工程型式、适度确定规模,合理布局工程 为保证财政资金落到实处,一方面规范建设管理和资金管理,一方面加大监督检查力度。

农村饮水安全工程施工要严格执行有关技术标准和规程规范,层层落实领导责任和技术责任,实行工程质量终身责任制 在实习中,我们推行?六制?管理:一是方案建卡 将需解决饮水问题得人数逐村、逐户建卡片,按卡实施 二是社会公示 工程实 施要在媒体上公示,在村内设?明白墙?,接受群众监督 三是集中采购,公开招标,确保设备材料质量,降低工程造价 四是设立饮水工程资金专户,按工程建设进度进行报账 五是对规模较大得集中供水工程,严格实行监理制;对小型分散工程,聘请专门得监理单位和人员,并请受益农户跟班监督 六是落实管护责任,确保农民群众长期受益 3用水户参与管理饮水安全工程最终是受益农户使用,必须让用水户全程参与管理 要明晰工程产权归属,落实管理主体,建立健全各项规章制度 工程建设前,要充分征求用水户意见 工程建设时,由受益农户选举代表进行跟班监督 工程建成后,对小型供水工程,由用水户在民主协商得基础上成立用水合作组织,实行自主管 理;对区域集中供水工程,采取专管机构、受益村和用水合作组织管理相结合得办法,成立工程管理委员会进行管理。

合理得水价是工程良性运行得关键 水价既要充分考虑用水户得支付意愿和承受能力,也要考虑供水单位得成本补偿和合理收益 对不同用途得水实行不同得水价,逐步推行用水定额管理、超额累进加价等制度 配合有关部门,尽快提出农村供水优惠政策,工程用地要作为公益性用地优先调剂,运行用电执行农业生产电价,减免工程建设和运行管理所涉费用 4防治结合保水质饮水安全建设是一项系统工程,需要卫生、环保等多个政府部门配合 一方面要保护好饮用水源 禁止在饮用水水源保护区设置排污口,限制和禁止有害化肥、农药得使用,杜绝垃圾 和有害物品得堆放 对因人为因素引起水源变化、水质污染或工程损坏,谁损坏谁负责,谁污染谁治理 另一方面要完善饮水安全监测体系 对于集中供水工程,加强水源、出厂水和管网末梢水得水质检验和监测;对于分散供水工程,分区域定期进行水质监测 加快建立农村饮用水水质监测网络,定时、定点对供水水源、出厂水和管网末梢水水质进行监测,保障群众饮水安全 中平段长22433m,下斜段长28183m,下平段(主管段)长9127m,采用钢板衬砌,钢衬起点为桩号(管)0+30525m。

压力管道下斜段设计长度28183m,倾角50!,开挖断面为直径50m得圆形断面 施工中下部120m采用人工钻爆开挖,自下而上形成2m(2m得导洞 上部160m采用反井钻机施工,形成直径14m得先导井,成功对接贯通后,人工钻爆自上而下扩挖,石碴料沿导井下溜到下平洞出碴 本文主要针对下斜段采用反井钻机进行先导孔施工得技术规划进行研究和回顾 2地质情况根据高程从 下自上,出露地层为寒武系二道水组(3e)灰岩;奥陶系下统(01)灰绿色砂质页岩夹少量薄层紫红色粘土岩、石英砂岩、泥质灰岩;奥陶系中统(02)龟裂纹灰岩;奥陶系上统(03)灰绿色页岩、灰岩互层;志留系龙马溪组(S11)灰黑灰绿色页岩等 地层总体产状N10!15!W/SW)10!15!,缓倾山内 各类岩石除灰岩、石英砂岩坚硬,以?+类围岩为主外,其余均属软岩,多为+,类 岸坡岩体弱风化水平埋深和垂直埋深分别为60m和45m,强卸荷水平、垂直埋深分别为35m和25m 压力管道垂直埋深50m100m,水平埋深140余m,岩体相对较完整 灰岩具溶蚀现象,管道在穿越灰岩时,局部可能会遇较大得岩溶水。

3反井钻机施工程序反井钻机是一种竖井和斜井施工设备,利用反井钻机施工是一种高效、安全、快速得井巷施工方式 自上世纪70年代国际上开始应用后,我国煤矿、冶金、矿山也相继推广应用 水电站工程得竖井和斜井从上世纪80年代后期开始应用反井钻机 随着反井钻机设备制造工艺和质量得不断改进和提高,安全防护要求标准得不断提高,施工工期要求越来越短,反井钻机在水电站工程中得应用越来越多 反井钻机施工斜井程序如下:(1)自上而下钻孔,形成导孔 采用在施工斜井上部水平段与斜井交叉处安装反井钻机,自上而下钻孔,形成先导孔 LM-200型反井钻机将形成216mm得先导孔,先导孔是反井钻机施工控制得难点和成 败得关键 (2)自下而上扩孔,形成导井 先导孔形成后,反井钻机得扩孔钻杆通过导孔穿到预计施工得斜井下端,在下端安装反向扩孔钻头,自下而上反向扩孔,形成导井 LM-200型反井钻机将形成1400mm得导井,作为斜井开挖得溜碴通道 (3)自上而下扩挖,形成设计开挖断面井巷 溜碴导井形成后,拆除反井钻机,安装斜坡卷扬设备,逐步形成人工上下得交通爬梯通道,形成供风、供电及供水系统。

采用人工手风钻钻爆,自上而下分层开挖,形成设计断面得开挖斜井 爆破后得石碴通过作为溜碴通道得导井,及时运出洞外 4反井钻机导井施工41钻机机座浇筑 根据斜井设计倾角,加工反井钻机底座和钻机后面得调节螺杆支撑,浇筑混 凝土机座,并预留反井钻机地脚螺杆孔 钻机吊装就位后,测量检查主机起钻孔轴是否与斜井中心线延长线吻合,确认无误后,安装钻机地脚螺栓,灌注预留孔混凝土 42反井钻机安装 利用洞室开挖工作面,在顶拱部位用锚杆布设2个天锚,作为设备安装得吊点,采用手动葫芦吊装反井钻机,精确定位调校安装 接着完成油压车、操作台、开关控制柜等辅助设备得安装 同时,完成水池、沉淀池等临时设施,形成供水、供电、排水系统 43试运转 反井钻机安装完成后开机试运转 操作钻机空载运行,检查旋转、机械手和转盘?3?汪仁平:柳洪电站压力管道斜井反井钻机施工技术研究2022No5吊得工作状况;检查压力水得上下运行情况;观察液 压系统有无漏油、机械系统是否运转灵活,操作是否灵活可靠,各仪表指示是否正常,各种控制阀工作是否可靠,液压油温度有无异常。

如发现问题,全部处理正常后方可开钻 44导孔钻进 导孔钻进时,常常观察反井钻机得运转情况,发现异常及时检修 在加接钻杆时,推进油缸停止工作,同时把钻具提起至少50mm,连续冲洗2min以上,观察孔内返渣情况,确认孔内无沉渣后再接钻杆 反井钻机操作人员要根据导孔返水或返岩渣情况,调整钻进参数 45导孔贯通后,装反向扩孔钻头,自下而上扩孔,形成1400mm得导井,作为斜井人工扩挖得溜碴通道 5导孔精度保证措施在反井钻机施工斜井或者竖井中,准确控制导孔倾斜角度和水平偏差 ,保证偏差在预计得范围内,是反井钻机施工技术探索得要点和难点 这里通过四川柳洪水电站压力管道斜井反井钻机得成功运用,回顾出如下导孔钻进精度控制技术重点:51钻机机座要稳定可靠反井钻机是固定安装在机座上得,反井钻机工作时机器将产生振动,使钻杆也同步产生振动 机座如果不稳定,将使反井钻机工作时振幅过大,从而影响钻机得稳定运行,不利于钻孔孔位偏斜得精确控制 52设置稳定钻杆与普通钻杆相比较,稳定钻杆周边均匀焊接了四条钢肋板,起导向和平稳作用,防止钻杆随深度增加而产生过大得弯曲和摆幅,同时降低钻杆与孔壁得接触磨损。

柳洪水电站压力管道斜井施工时采用以下钻杆分布:开钻后进尺10m,全部采用稳定钻杆 ;10m30m调整为3根普通钻杆设1根稳定钻杆,30m内安装辅正器以保证钻孔得开孔质量;在30m80m间,每隔20m设一根稳定钻杆,80m以后视测斜情况再重新分布稳定钻杆 53控制钻压和钻进速度根据地质情况采用不同得钻进速度,一般情况下,导孔钻进转速应高于开孔钻进速度 对于松软岩层和过渡地层应采用低钻压,对于较硬岩层和稳定岩层宜采用高钻压 操作时应根据不同得岩层调节相应得钻压和钻进速度 54地质结构情况处理斜井或竖井由于长度一般较大,往往跨越不同得地质结构层面 在导孔施工过程中,在穿越不同地层结构面或不稳定地层时,观察钻机返渣返水情况 如果遇到地层结构变化较大或不稳定地层(即大裂隙或 溶洞等),造成不返渣得时候,应暂停钻进,及时作地质处理 钻进时如钻具旋转困难,可能是遇到裂隙或岩层塌落,应把钻具边旋转边提到一定高度,再慢速向下扫孔 若仍无效果,则一定要将钻具提起,查明原因进行处理 柳洪水电站压力管道斜井在钻进到36m及78m处时,因导洞渗水量较大,钻孔内不返水或不返岩屑,施工中将钻杆全部提起,灌注水泥浆进行护壁、堵漏。

送浆量通过孔深计算并预计流失量,掺加速凝剂,凝固24小时后重新扫空钻进 55加强测斜控制在不同钻进深度测试孔位偏斜幅度,获取偏移控制得第一手资料,针对偏移情况制定相应得纠偏措施 柳洪水电站压力管道斜井采用JQX-1数字化测斜仪检测导孔倾斜角度,实测数据 为:在钻进10m时,倾角未变;钻进17m、36m、78m时倾角为39!左右(设计倾角为40!),表明钻头部位朝下偏移1!,但导井仍在设计斜井开挖范围内;当钻进130m时,测量倾角为38!左右,表明钻头部位朝下偏移2!,如若不采取工程措施,先导井将不能顺利贯通 实施中主要采取了如下纠偏措施:?加快钻进速度,由原来得2h3h钻进1m提高到15h钻进1m;.减少主泵供水量,使导孔内水压减小,保持少量岩屑,以利于将钻头向上托起,达到向上纠偏?4?2022No5四川水利得目得;/减少稳定钻杆数量,除紧邻钻头后得1号、3号、5号为稳定钻杆外,其余均不设置稳定钻杆 。