反井钻机导井法施工在复杂地质中的精度控制要点

在竖井及斜井施工中，导孔精度控制是反井钻机导井法施工的关键。如水布垭电站交通竖井、母线竖井等部位开挖断面大、相对而言，控制精度稍低，而厂房通风竖井施工时，造孔深度达183m，下巷道宽度仅为3m，且紧靠厂房下游边墙。引水斜井深长度为154m，倾角为60度，断面小，控制精度非常高。以前施工无类似经验，同时水布垭地下厂房岩性以灰岩为主，整个岩体呈上软下硬趋势，施工中遇到断层裂隙较多，控制难度加大。通过水布垭电站、小湾电站等几个电站的实践应用，总结出主要从测量、合理配置稳定钻杆、合理控制钻压、造孔速度、对不良地质段进行加固处理、合理调整斜井施工中钻孔倾角等几方面进行精度控制，具体如下：

6.1竖井施工精度控制要点

1、通过测量手段控制精度

精确控制测量放样，先制定详实可行的测量放样措施，在现场采用全站仪仪对开口点进行放样，然后在安装机身时一定要采用水平尺和铅垂球从多角度进行精确测量，再对中心点进行校核，为便于调节钻机位置精确，底座上螺孔都加工成条型孔，最后通过调节螺栓来固定钻机，确保钻杆垂直于水平面（竖井）如果是斜井施工要求就更高，首先是基础砼的浇筑，按设计倾角通过测量设备定出导线，然后是机身倾斜后的下部支撑及上部牵拉一定要牢固稳定，最后通过调节螺栓来固定，钻机造孔过程中可通过测斜仪进行孔内测斜控制钻孔偏差。

2、通过配置稳定钻杆及开孔服正器控制造孔精度

在竖井及斜井施工中，导孔精度控制是反井钻机导井法施工的关键。如水布垭电站交通竖井、母线竖井等部位开挖断面大、相对而言，控制精度稍低，而厂房通风竖井施工时，造孔深度达183m，下巷道宽度仅为3m，且紧靠厂房下游边墙。引水斜井深长度为154m，倾角为60度，断面小，控制精度非常高。以前施工无类似经验，同时水布垭地下厂房岩性以灰岩为主，整个岩体呈上软下硬趋势，施工中遇到断层裂隙较多，控制难度加大。通过水布垭电站、小湾电站等几个电站的实践应用，总结出主要从测量、合理配置稳定钻杆、合理控制钻压、造孔速度、对不良地质段进行加固处理、合理调整斜井施工中钻孔倾角等几方面进行精度控制，具体如下：

6.1竖井施工精度控制要点

1、通过测量手段控制精度

精确控制测量放样，先制定详实可行的测量放样措施，在现场采用全站仪仪对开口点进行放样，然后在安装机身时一定要采用水平尺和铅垂球从多角度进行精确测量，再对中心点进行校核，为便于调节钻机位置精确，底座上螺孔都加工成条型孔，最后通过调节螺栓来固定钻机，确保钻杆垂直于水平面（竖井）如果是斜井施工要求就更高，首先是基础砼的浇筑，按设计倾角通过测量设备定出导线，然后是机身倾斜后的下部支撑及上部牵拉一定要牢固稳定，最后通过调节螺栓来固定，钻机造孔过程中可通过测斜仪进行孔内测斜控制钻孔偏差。

2、通过配置稳定钻杆及开孔服正器控制造孔精度

在竖井及斜井施工中，导孔精度控制是反井钻机导井法施工的关键。如水布垭电站交通竖井、母线竖井等部位开挖断面大、相对而言，控制精度稍低，而厂房通风竖井施工时，造孔深度达183m，下巷道宽度仅为3m，且紧靠厂房下游边墙。引水斜井深长度为154m，倾角为60度，断面小，控制精度非常高。以前施工无类似经验，同时水布垭地下厂房岩性以灰岩为主，整个岩体呈上软下硬趋势，施工中遇到断层裂隙较多，控制难度加大。通过水布垭电站、小湾电站等几个电站的实践应用，总结出主要从测量、合理配置稳定钻杆、合理控制钻压、造孔速度、对不良地质段进行加固处理、合理调整斜井施工中钻孔倾角等几方面进行精度控制，具体如下：

6.1竖井施工精度控制要点

1、通过测量手段控制精度

精确控制测量放样，先制定详实可行的测量放样措施，在现场采用全站仪仪对开口点进行放样，然后在安装机身时一定要采用水平尺和铅垂球从多角度进行精确测量，再对中心点进行校核，为便于调节钻机位置精确，底座上螺孔都加工成条型孔，最后通过调节螺栓来固定钻机，确保钻杆垂直于水平面（竖井）如果是斜井施工要求就更高，首先是基础砼的浇筑，按设计倾角通过测量设备定出导线，然后是机身倾斜后的下部支撑及上部牵拉一定要牢固稳定，最后通过调节螺栓来固定，钻机造孔过程中可通过测斜仪进行孔内测斜控制钻孔偏差。

2、通过配置稳定钻杆及开孔服正器控制造孔精度

在竖井及斜井施工中，导孔精度控制是反井钻机导井法施工的关键。如水布垭电站交通竖井、母线竖井等部位开挖断面大、相对而言，控制精度稍低，而厂房通风竖井施工时，造孔深度达183m，下巷道宽度仅为3m，且紧靠厂房下游边墙。引水斜井深长度为154m，倾角为60度，断面小，控制精度非常高。以前施工无类似经验，同时水布垭地下厂房岩性以灰岩为主，整个岩体呈上软下硬趋势，施工中遇到断层裂隙较多，控制难度加大。通过水布垭电站、小湾电站等几个电站的实践应用，总结出主要从测量、合理配置稳定钻杆、合理控制钻压、造孔速度、对不良地质段进行加固处理、合理调整斜井施工中钻孔倾角等几方面进行精度控制，具体如下：

6.1竖井施工精度控制要点

1、通过测量手段控制精度

精确控制测量放样，先制定详实可行的测量放样措施，在现场采用全站仪仪对开口点进行放样，然后在安装机身时一定要采用水平尺和铅垂球从多角度进行精确测量，再对中心点进行校核，为便于调节钻机位置精确，底座上螺孔都加工成条型孔，最后通过调节螺栓来固定钻机，确保钻杆垂直于水平面（竖井）如果是斜井施工要求就更高，首先是基础砼的浇筑，按设计倾角通过测量设备定出导线，然后是机身倾斜后的下部支撑及上部牵拉一定要牢固稳定，最后通过调节螺栓来固定，钻机造孔过程中可通过测斜仪进行孔内测斜控制钻孔偏差。

2、通过配置稳定钻杆及开孔服正器控制造孔精度

在竖井及斜井施工中，导孔精度控制是反井钻机导井法施工的关键。如水布垭电站交通竖井、母线竖井等部位开挖断面大、相对而言，控制精度稍低，而厂房通风竖井施工时，造孔深度达183m，下巷道宽度仅为3m，且紧靠厂房下游边墙。引水斜井深长度为154m，倾角为60度，断面小，控制精度非常高。以前施工无类似经验，同时水布垭地下厂房岩性以灰岩为主，整个岩体呈上软下硬趋势，施工中遇到断层裂隙较多，控制难度加大。通过水布垭电站、小湾电站等几个电站的实践应用，总结出主要从测量、合理配置稳定钻杆、合理控制钻压、造孔速度、对不良地质段进行加固处理、合理调整斜井施工中钻孔倾角等几方面进行精度控制，具体如下：

6.1竖井施工精度控制要点

1、通过测量手段控制精度

精确控制测量放样，先制定详实可行的测量放样措施，在现场采用全站仪仪对开口点进行放样，然后在安装机身时一定要采用水平尺和铅垂球从多角度进行精确测量，再对中心点进行校核，为便于调节钻机位置精确，底座上螺孔都加工成条型孔，最后通过调节螺栓来固定钻机，确保钻杆垂直于水平面（竖井）如果是斜井施工要求就更高，首先是基础砼的浇筑，按设计倾角通过测量设备定出导线，然后是机身倾斜后的下部支撑及上部牵拉一定要牢固稳定，最后通过调节螺栓来固定，钻机造孔过程中可通过测斜仪进行孔内测斜控制钻孔偏差。

2、通过配置稳定钻杆及开孔服正器控制造孔精度

在竖井及斜井施工中，导孔精度控制是反井钻机导井法施工的关键。如水布垭电站交通竖井、母线竖井等部位开挖断面大、相对而言，控制精度稍低，而厂房通风竖井施工时，造孔深度达183m，下巷道宽度仅为3m，且紧靠厂房下游边墙。引水斜井深长度为154m，倾角为60度，断面小，控制精度非常高。以前施工无类似经验，同时水布垭地下厂房岩性以灰岩为主，整个岩体呈上软下硬趋势，施工中遇到断层裂隙较多，控制难度加大。通过水布垭电站、小湾电站等几个电站的实践应用，总结出主要从测量、合理配置稳定钻杆、合理控制钻压、造孔速度、对不良地质段进行加固处理、合理调整斜井施工中钻孔倾角等几方面进行精度控制，具体如下：

6.1竖井施工精度控制要点

1、通过测量手段控制精度

精确控制测量放样，先制定详实可行的测量放样措施，在现场采用全站仪仪对开口点进行放样，然后在安装机身时一定要采用水平尺和铅垂球从多角度进行精确测量，再对中心点进行校核，为便于调节钻机位置精确，底座上螺孔都加工成条型孔，最后通过调节螺栓来固定钻机，确保钻杆垂直于水平面（竖井）如果是斜井施工要求就更高，首先是基础砼的浇筑，按设计倾角通过测量设备定出导线，然后是机身倾斜后的下部支撑及上部牵拉一定要牢固稳定，最后通过调节螺栓来固定，钻机造孔过程中可通过测斜仪进行孔内测斜控制钻孔偏差。

2、通过配置稳定钻杆及开孔服正器控制造孔精度

 27  通过适当计算后将钻孔实际倾角略低于设计倾角，计算原则为调整后倾角在设计上不得偏离于贯通范围内，调整的原则为孔较深、角度较小的孔，可取大值，反之取小值。以下是我局根据斜井造孔得出的经验参数，请参考使用。  （1）在8级以下较好的软岩层中，导孔的开孔角度可小于设计角度0.5º -1º之间；  （2）在8级以下破碎的软岩层中，导孔的开孔角度可小于设计角度1º-1.5º之间；   （3）在8级以上较好的硬岩层中，导孔的开孔角度可小于设计角度0º-0.5º之间；  （4）在8级以上破碎的硬岩层中，导孔的开孔角度可小于设计角度0.5º-1º之间；   （5）在钻进过程中，钻压和钻速应适当慢于同类岩层直井导孔的钻孔速度；  （6）开孔时，开孔钻杆和扶正器的使用不得小于40m-50m,在放第一根间隔稳定钻杆时方可拆除开孔钻杆和扶正器。  6.3竖井、斜井施工精度控制实例分析  水布垭电站6条竖井和3条斜井经过精心控制测量、科学施工管理先后顺利贯通。各条竖井和斜井贯通测量精度成果统计见下表：    水布垭电站竖井开挖导孔贯通测量成果表           表6-2 

部位  实放孔口中心坐标（m）  实测孔底坐标(m) 相对偏差  垂直 偏差 Xcf  Ycf H  Xcf  Ycf  H  水流方向 上下游方向  ％ 1# 竖井 55.01 36.75 317.46 55.40 37.17 204.60 0.40 0.424 0.51 2#竖井 86.00  36.75 317.59 86.54  37.25 207.49 0.54  0.496 0.66 3#竖井 117.01 36.76 317.70 117.49 37.07 207.93 0.49 0.316 0.53 4#竖井 148.00 36.75 317.45 150.06 38.52 207.64 2.06 1.763 2.47 交通竖井 148.00 72.87 314.76 148.45 72.90 207.50 0.45  0.030 0.42 通风竖井  34.20  10.06 400.49 34.63  11.26 220.94 0.43  1.198  0.71 

  28 

备注  1.设计中心轴线坐标与实放孔口中心坐标相差很小,故本表未列入统计表中。  2.在相对偏差中水流方向都是左偏，上下游方向都是向下游偏。   水布垭电站斜井开挖导孔贯通测量成果表             表6-3 

部位  实放孔口坐标（m） 实测孔底坐标（m） 偏差值  X  Y  H  X  Y  H  △Y 孔斜度％ 沿轴线法向偏差值  1#引水斜井 162.97 0 329.00 239.79 0.35 192.90 0.35 0.97 偏下1.52m 3#引水斜井 182.88 0 329.00 259.95 0.60 193.29 0.60 0.71 偏下1.11m 4#引水斜井 193.67 0 329.00 264.27 0.62 197.67 0.62 3.03  偏下4.52m  备注  表中坐标为施工坐标；由于2#引水斜井采用人工导井开挖的施工方案本表未列入。   (1)从表6-2、6-3中分析，在竖井施工中，反井钻机导孔贯通后除4#母线竖井由于地质条件较差，其偏差率在2.47%外，其余偏差率均在1%以内，平均偏差率在0.88%，在60º斜井施工中，反井钻机导孔贯通后最大偏差率在3.03%，平均偏差率在1.57%。   (2)竖井开挖导孔贯通测量成果统计表显示，以竖井中心轴线施工坐标系来衡量：偏差值沿水流方向向左偏，上下游方向偏差值向下游偏，都是偏向直角坐标系的同一区域。这间接说明反井钻机造孔在反井钻机砼基础稳定、地质条件相似、钻机进钻压力一定的情况下，孔底出露处的坐标值的变化与反井钻机机身的加工精度有关。反井钻机机身的加工精度越高，反井钻机机身相对铅垂关系与钻杆中心铅垂线及竖井中心轴线重合或平行性越高，在孔底出露处坐标值的变化越小。  (3)在斜井反井钻机造孔过程中钻杆定位既要考虑到左右方向的偏差，又要考虑到高度方向的偏差，测量控制的难度相当大。在4#斜井第一次按设计轴线放样无法贯通的情况下，经过认真分析讨论总结经验后认为:钻杆中心轴线与斜井中心轴线开钻前是重合或平行的，在造孔进钻过程中主要由于钻杆不断掘进，钻杆的自重不断增加，使得钻杆随进尺增加而逐渐向下偏移；钻杆在左右方向不会有太大的偏差。在科学分析总结的基础上，及时调整钻杆的进钻角度。使钻杆中心轴线与斜井中心轴线上下方向不再平行，有一个向上的夹角。经计算把钻杆的进钻倾角调整为59°59†00‡。经调整后钻杆的进钻角度使钻杆轴线往上走,同时能够满足在下弯段的孔底出露处不会偏离设计开挖线范围。4#斜井二次开钻造孔施工到156m处见钻杆出露。经过对孔底进行贯通测量分析计算,贯通精度为:导孔偏斜井

 29  中心轴线右边△y=+0.62m，斜井中心轴线法向偏下△h=-4.7m。贯通测量成果与分析结果及调整措施相吻合。在此基础上我们在2#、3#斜井施工中将进钻角度调整至59°30†00‡后成形斜井中心轴线偏差更小，向偏下△h=-1.11m～1.52m。有利地保证了造孔精度。  (4)．斜井开挖导孔贯通测量成果统计表显示，以斜井中心轴线施工坐标系来衡量：沿中心轴线起点距方向的偏差值都较小，沿中心轴线纵向法向偏差值随钻杆进尺增加而逐渐沿中心轴线法向向下偏移。若以满足在下弯段的孔底出露处的偏移值不超出设计开挖底板范围来表示极限偏移最大值，符号为MAXh。可以通过向下极限偏移最大值MAXh来调整开孔钻杆的进钻角度。该措施可以控制贯通的导孔不超出设计开挖轮廓线范围。