高精度鉆孔下的糾偏技術探討

【摘 要】從非洲加納布維水電站的實際施工出發，對高精度鉆孔面臨的偏斜度問題進行了原因分析，詳細介紹了高精度鉆孔要求下如何有效的保證鉆孔的偏斜度，給出了總結的糾偏技術經驗。

【關鍵詞】高精度造孔；偏斜度；糾偏；控制

0.引言

加納布維水電站位于加納北部和科特迪瓦交界處，在沃爾特水庫（世界最大水庫之一）上游150KM的青沃爾特河上，該電站建成后將成為加納的第二大水電站，由中國水電建設集團負責實施，該水電站總設計高精度鉆孔任務5孔，總設計孔深為183米，單孔最大設計孔深深度為45M，設計有效孔徑？準194以上。在高精度鉆孔過程中，孔的中心會因為設備、材料、地質本身或者人員操作不當等原因會發生一定的偏斜，這在鉆進過程當中都屬于正常情況，如何在發生偏斜后，能夠在正常鉆進過程中進行有效的糾偏來控制偏斜率是本文介紹的重點，本文主要依據該電站高精度鉆孔的過程控制情況分析進行的糾偏技術。

1.施工基本情況介紹

加納布維水電站高精度鉆孔總經歷日歷天416天，其中施工準備時間為日歷天63天，純施工時間日歷天353天，其他移機施工干擾及等待時間未包含在內，施工順序為IP4→IP2→IP3→IP1→IP5，具體的施工日歷天情況見表1。

表1 施工日歷天情況

2.高精度鉆孔偏斜的原因

高精度鉆孔和常規性鉆孔的主要區別在于高精度鉆孔孔徑大、偏斜率控制非常高（若？準219開孔孔徑，一般偏斜率不大于千分之二），其鉆孔設備和方法與一般鉆孔不同，重點在于預防偏斜產生以及發生偏斜后如何有效的糾偏從而保證偏斜率。長期施工經驗了解到，影響鉆孔偏斜率過大的原因主要有以下三點。

（1）施工前準備工作是否充分。包括鉆機安裝是否水平穩定；鉆機的立軸是否垂直；鉆桿、鉆具的剛度是否達到要求；旋轉過程中接頭、鉆桿、鉆具的同心度是否滿足要求。

（2）鉆進過程中的各項指標控制是否滿足要求。各項指標主要包括鉆進壓力、鉆進速度、給水量的大小等。

（3）地質本身的好壞程度。

3.高精度鉆孔偏斜控制

通過分析影響鉆孔偏斜率過大的原因，就可以進行針對性的控制。

（1）鉆機安裝的水平程度，立軸的垂直程度可通過檢測儀器（如：水平儀、經緯儀）或者吊線陀進行檢測；接頭鉆桿鉆具的同心度可通過管車床進行檢測或者搭設簡易的檢測平臺進行彎曲度的檢測。

（2）鉆進過程中壓力要適中，一般選用2KG/CM2～4KG/CM2壓力為宜，在鉆進的過程中要掌握孔內鉆桿鉆具的數量，計算壓力時要根據鉆孔深度考慮鉆桿鉆具本身的重量。

（3）全孔鉆進易采用低轉速，檔位控制在2檔以內，控制轉速300R/MIN以內，以免高轉速造成偏斜過大。

（4）鉆進的給水量應該根據孔深進行調整，隨著孔深的增加，適當增加給水壓力，以保障巖粉能正常排出為宜。

在完成基本的檢測和掌握基本的施工參數后，通過對高精度鉆孔技術的研究發現，最終鉆孔結果是否滿足要求，關鍵在于是否具有成熟的糾偏技術，糾偏技術是高精度鉆孔技術的核心。

4.高精度鉆孔糾偏技術經驗

高精度鉆孔糾偏技術，主要是探索在保證正常鉆進的過程中如何進行有效的糾偏，結合本工程施工實際情況，本文將從兩個方面介紹本工程總結的經驗。

4.1施工前的準備

施工準備除了前面提到各項檢測外，另一重點為鉆進過程中發現孔的中心偏斜后進行有效的糾偏創造條件。

通過表1可以看出IP4和IP2準備時間平均有17.5天，而IP3、IP1、IP5的準備時間平均只有8天，其差別的主要原因在于固機方式的改變，前者采用砼包裹機架來保證鉆機底座的水平和穩定，后者則采用螺桿固定機架來保證鉆機底座的水平和穩定。兩者的相同點都是利用機架保證固機的水平和穩定，不同點在于前者固機后，鉆機只能保持前后移動，后者在改良后可以前后左右移動，為糾偏創造了良好的條件。另外，后者完成鉆孔任務后拆除簡單高效，為施工準備節約了時間和成本，前者將在砼凝期等待及拆除過程中耗費時間和成本。

4.2施工過程糾偏處理

在固機方式發生改變后，糾偏的方式同樣也發生了改變，下面介紹在施工中用到的糾偏方法。在施工過程中IP4和IP2的糾偏方法是一樣的，通過表1可以看出來，IP4的和IP2的開孔孔徑都為？準329，在鉆進過程中若檢測發現孔的中心發生偏移（一般控制在每鉆進0.8-1.5M進行一次檢測）。首先，采用在鉆機底座與機架之間墊薄鐵板的方式進行原空位糾偏，該糾偏方式效果不明顯，且耗時廢成本。其次，當該糾偏方式達不到鉆孔要求時或者繼續鉆孔發現偏移繼續擴大時，一般采用回填砼和變徑的方式，兩者的區別在于當無法用變徑到達最終偏斜要求或者變徑失敗時采用回填砼的方式，回填砼的深度一般根據前面所測偏移的結果進行回填（注意回填砼的等級匹配）。在實際施工中IP4和IP2兩孔都用到了以上的糾偏方法，最終達到終孔條件，但耗費了大量的精力及投入。從經濟角度來說，這兩孔是失敗的，但從技術探索角度來說，為后面的孔施工獲得了寶貴的施工參數和糾偏經驗。

IP3、IP1、IP5三孔在總結前面的經驗教訓后，直接開孔孔徑采用？準279。鉆孔過程中采用鉆機底座與機架之間墊薄鐵板的方式進行糾偏，若該糾偏方式效果不理想或偏斜相對較大（根據孔深來測算，在允許偏斜范圍內）時，可用鉆機平移法來糾偏（本文前面提到的機架改良后的糾偏方式），若所測孔朝一方向發生偏移，鉆機則向相同的方向進行平移，平移的距離根據實際偏斜距離來確定，不宜過大；通過IP3、IP1、IP5的糾偏情況來看該方法在實際糾偏過程中效果很好。

5.結語

通過對實際施工過程情況的分析，可以發現整個施工過程糾偏鉆進占用了施工大部分的時間，因此，如何正確有效的掌握糾偏技術是高精度鉆孔成敗與否的關鍵。掌握正確有效的糾偏技術不僅可以大大提高施工效率，節約工期，同時也為施工企業帶來了經濟效益。

本文根據實際施工高精度鉆孔遇到的偏斜問題，及時改進，總結的高精度鉆孔糾偏技術經驗，希望能對遇到相同的問題同行起到抱磚引玉的作用。