復雜地質條件下斜井反井鉆卡鉆處理方案探究

李婷婷 翁凱樂

摘要：水利水電工程中，斜井開挖難度大，安全隱患明顯，采用反井鉆井機施工方式進行導井開挖施工，這種施工方法效率較高。基于此，本文對復雜地質條件下斜井返井鉆卡鉆處理方案展開研究，首先對該問題進行了分析，其次提出了處理方案，以供參考。

關鍵詞：復雜地質;斜井反井鉆卡鉆;處理方案

隨著經濟的發展，地下工程發展迅速，尤其是水利水電工程地下工程迅猛發展，很多工程都設計了超長斜井，施工 難度也隨之增加，常規人工開挖正反導井施工方案進度較慢，危險性也比較大，因此也引進了很多安全新技術。采用反井鉆井機是一種高效的導井開挖施工技術，尤其是對于超長角度斜井導井施工，效果顯著，但是其在使用時也會存在卡鉆問題，需要謹慎處理。

一、斜井反井鉆卡鉆問題

鎮安電站引水斜井采用定向鉆（正導孔）+反井鉆法（反導井）施工方法。其中，1#引水下斜井總長330米，與水平面呈55°，施工任務由水電三局承擔。但是，在施工過程中，反井鉆刀盤在自下而上反拉擴孔（直徑2400mm）至距離下井口87m位置時出現卡頓情況，由此開始反井鉆刀盤下放至下井口進行檢查、處理，直到67m時出現卡頓現象，刀盤無移動現象，且滾刀和部分刀座出現脫落現象，順著2.4m直徑導井下落到下井口[1]。

二、斜井反井鉆卡鉆問題處理方案

該問題發生后，施工單位、設計單位和監理單位共同進行現場勘察，再由技術專家進行現場勘察，進而制定處理方案。

（一）細節分析

經過分析總結，反井鉆卡鉆處理主要包括引水中平段反井鉆設備操作（上井口作業面）、3號施工支洞（1號下斜井下井口）、高壓管道中層排水廊道作業面，其中，上井口作業面主要負責鉆機操作;下井口作業面是反井鉆卡鉆處理施工的主要工作面，前期的準備工作，人員上下通行，各種輔助設備均在該作業面進行施工;高壓管道中層排水廊道是反井鉆卡鉆處理輔助孔施工、起吊刀盤的關鍵作業面[2]。

在此基礎上，決定在在高壓管道中層排水廊道底板左側，向著引水斜井刀盤卡鉆的位置，使用潛孔鉆布置5個輔助孔，每個孔間距按照0m、0.5m、2.0m、0.5m、4.5m布置，

1.刀盤起吊

在高壓管道中層排水廊道中設置4組錨桿、2個手拉葫蘆用于刀盤起吊。刀盤起吊操作需要成立現場指揮小組，設置指揮點，聯合指揮，人員上下過程中配備專業攀登裝備并配備氧氣袋，隨時監測井內空氣情況，孔3供風設備啟動供風，攀登人員佩戴智能安全帽，實時錄像井內情況，與指揮組全程保持通話。高壓管道中層排水廊道內，手拉葫蘆提升時同步解除鎖鉆機液壓系統定，以3cm、5cm、10cm緩慢增加下放速度，刀盤通過牽引導向緩慢被吊出坑槽。刀盤下放至下井口下沿位置時，通過裝載機牽拉，倒鏈、鋼絲繩等輔助配合將刀盤沿著導井下放到井口的堆渣面[3]。

該過程具體操作時，首先，根據輔助孔4下放繩索直到下井口，牽引成像設備順著井壁向上移動，先對導井巖壁周圍情況進行詳細攝像，之后將攝像頭懸掛在刀盤上部，對刀盤及周圍區域詳細情況進行全視角觀察，可以確認導井內作業處于安全、穩定、可控狀態。其次，在輔助孔1和輔助孔2下放鋼絲繩直到刀盤部位，在孔5下放登山繩直到下井口底部，人員從下井口利用登山裝備攀爬到刀盤卡鉆部位，分別在鉆桿和刀盤上固定鋼絲繩。最后，通過輔助孔3穿供風管，向導井內供風，改善導井內空氣質量。

2.導井坑槽

對于導井坑槽。采用C20細石混凝土填充修補，使溝槽回填至導井正常斷面。修補過程中，采用作業臺車運輸混凝土，其底部框架由槽鋼焊接組成，其他框架由直徑48.3*3.6mm架子管焊接，內部結構由直徑38無縫鋼管焊接組成[4]。臺車平面長度2.66m，寬度1.5m，高度1.64m。臺車上下提升由中平段安置的5t卷揚進行牽拉，臺車上配備鋼芯安全繩供現場施工人員使用。如圖2所示。

在利用卷揚機牽引作業臺車至導井坑槽部位時，由于導井內滲水水流過大，需要先在溝槽中間部位埋設一根2寸塑料管用來排水，回填時，人員在作業平臺上施工，做好安全防護工作，并使用攝像頭全程監控，確保整個施工過程安全可控。

（二）處理方案

首先，將上下井口作業區暫時封閉，禁止其他人員進入，并設置警戒線。同時，反井鉆機做停機處理，同時采用卡瓦鎖定鉆桿、刀片，不可隨意操作鉆進。

其次，在下井口放置鉆爆開挖臺車，車上裝有聚光燈探照和移動可變焦高清攝像頭，對刀盤卡鉆情況進行觀察，并將射頻信號與應急指揮中心、施工支洞下井口安裝區分別連接。

最后，在2號和3號施工支洞反井鉆設備操作處和下井口附近分別設置有線應急電話、4G信號基站，并安裝應急搶險褚志謙視頻指揮系統，保證其能夠在任意時間分別在營地應急指揮中心、處置施工現場對井內情況進行仔細觀察，同時使用專用有線電話、手機等通信設備實時通信[5]。使用全站儀測量，精準定位刀盤卡鉆空間位置，確定好其與周邊隧洞位置關系，距高壓管道中層排水廊道直線距離最近。

結束語：

綜上所述，在鎮安電站中采用斜井導井施工，針對其中存在的反井鉆卡鉆問題，由于施工難度高，且無可借鑒案例，建設單位通過組織專家人員協商討論提出處理措施，在輔助孔內用鋼絲繩牽引，手動葫蘆起吊刀盤的施工方法，采用輔助孔牽引處理卡鉆處理成本低，效果好，施工措施合理，分工明確，安全可控，具有較高的參考價值，可以為同類問題積累經驗，以供參考。

參考文獻：

[1]陳正勛，孫鋼，李旭.不良地質條件下壓力管道斜井的設計優化與施工[J].四川水利，2020，041（002）：70-72.

[2]馬超群.反井鉆機采用定向技術在長斜井導井施工中的應用[J].科技創新導報，2019，000（015）：52-53.

[3]王明星.反井鉆機在抽水蓄能電站長斜井施工的應用[J].裝備維修技術，2020，No.176（02）：148+157.

[4]楊帆.淺談抽水蓄能電站長斜井開挖反井鉆機施工應用[C]//抽水蓄能電站工程建設文集2019.2019.

[5]王峻，張學彬，劉培偉.斜井反井法導井施工精度操控技術[J].四川建筑，2019，039（002）：298-300.