压力管道工程论文

1反井钻机施工工艺

1.1施工程序

反井钻机主要施工程序为：前期施工准备（场地平整、泥浆池和钻机基础开挖、基础混凝土浇筑、接通水电等）→反井钻机安装、校正（设备运输到安装部位、安装、调试、浇筑二期混凝土、养护等）→直径216mm导向孔施工→拆除导孔钻头接扩孔钻头→直径1.4m反向导井施工→反井钻机拆除退场。

1.2前期施工准备

1.2.1基础混凝土浇筑及泥浆池施工1）基础混凝土浇筑。反井钻机安装前，首先以井筒为中心浇筑70cm厚C25混凝土基础（同时在钻机前部和撑杆部位预留预留地脚螺栓孔），以保证反井钻机在钻进过程中有足够的稳定性，在钻进安装就位并进行校正后浇筑二期混凝土。2）泥浆池施工。在钻机基础周围适当位置，开挖浇筑一个5～6m3的池子，用于导向孔钻进排渣及循环供浆（水）。地质条件较差地段采用泥浆泵供泥浆排渣；地质条件较好地段采用泥浆泵供水排渣。1.2.2钻机安装就位及角度调节反井钻机安装在平段与斜井相交部位，主机起钻孔口与斜井中心线延长线吻合，首先按照钻孔中心点十字记号线方向放置斜井装置底板，然后将主机对好位拧紧连接乱栓，使主机和底板成为一体，再装上后支撑拉杆稳定钻机。考虑关州电站压力管道岩层主要为二云片岩，岩性较软，而上、下斜井直线段长度分别有102m和122m，反井钻机在钻进时随着钻孔深度加深，钻杆及钻头在重力作用下容易逐渐下垂，造成孔斜偏差，为确保钻孔质量，经现场反复研究试验，确定钻杆与水平夹角定为59°，即向上抬高1°，以克服重力对钻孔孔斜的影响。钻杆角度确定后锁紧螺母，然后用电焊将钻机与斜井装置底板的铰结点焊接，防止在施工过程中钻机发生移动，确保导孔施工精度。

1.3导向孔施工

反井钻机安装及调试正常后，从上至下钻直径为216mm导孔，反井钻机施工的关键在于导孔的钻孔质量，钻进参数选择主要依据岩层条件、钻进部位等多方面因素确定。1.3.1开孔钻进开孔钻进时，利用开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔，并启动泥浆泵供水（供浆）一般情况下，开孔钻压控制在50kN左右，转速为10～20r/min，钻速为0.3～0.6m/h，开孔深度3～5m，开孔后，将开孔钻杆提出，清洗后擦油保存。1.3.2正常钻进导孔正常钻进转速应高于开孔钻进转速，一般情况下，对于松软地层和过度地层采用低钻压；对于硬岩和稳定地层宜采用高钻压，在离钻透下部平洞4m左右时，应逐渐降低钻压。一根钻杆完成后，必须等孔内岩屑全部排出后才能停泵接卸钻杆。

1.4直径

1.4m导井施工导向孔钻透后，将钻机钻头拆卸工具运至下部平洞，首先将扩孔钻头放到斜井下部与平洞交汇处，然后放下钻杆，拆除导孔钻头后安装扩孔钻头。当扩孔钻头接好后，慢速上提钻杆和钻头，直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提。由于钻头质量较重，在提升过程中不受约束，摆动很大，容易造成钻杆断裂，因此在提升时采用小油泵，根据钻杆及钻头重量设定合适的油泵压力，控制上提速度，同时人工对钻头采取必要的稳固措施，确保在钻头提升过程中不造成钻杆断裂。在滚刀上提接触岩石后，开始用较低转速旋转，慢速钻进。同时在下部平洞要派设专职人员观察，将现场实际钻进情况及存在的问题及时通知上部钻机操作人员，等钻头全部均匀接触岩石后才能正常扩挖钻进。在钻进过程中，根据岩层强度情况适时调整钻压，当岩层强度较大时可适当增加钻压，反正可减少钻压。在钻进过程中，当钻头钻至距基础面2～3m时，要降低钻压慢速钻进，直至钻头露出地面，同时要认真观察基础周围情况，如有异常现象，要及时采取合理的处理措施。

2导井扩挖施工

导井钻通后，自上而下采用分层、分台阶钻爆法将斜井导井扩挖至设计开挖断面，爆破石料通过导井溜至下部平洞后用出渣设备运至渣场。在钻爆前通过爆破试验确定合理的爆破参数，使爆破后石料能顺利通过导井溜渣井，以防止导井堵塞。在钻爆过程中需对导井进口用钢筋网封盖，以确保人员安全，同时严格按照“新奥法”原理施工，对扩挖后的岩层根据围岩级别及时进行相应等级的支护，确保洞室稳定。

3施工效果及经验

1）为使反井钻机安装及操作具有足够空间，同时便于导井扩挖渣料运输，在施工前须将斜井上下部弯管段进行扩挖，扩挖部位见图2。2）该工程按先下斜井后上斜井的施工顺序施工，其中下斜井于2011年8月20日开始导向孔施工，8月27日完成导向孔施工，9月8日完成导井反向扩挖施工；上斜井于2011年9月30日开始导向孔施工，10月6日完成导向孔施工，10月14日完成导井反向扩挖施工，导井综合日开挖进度达7m/d，与传统的钻爆法开挖导井相比，施工进度大为提高；且利用反井钻机施工导井时，由于人员不需要直接进入工作面，施工安全有保障；另外由于反井钻机采用液压传动控制，操作简单，操作人员劳动强度低。3）反井钻机导孔的施工质量直接关系到导井施工的成败，导孔偏斜也就意味着扩孔后整个导井的偏斜，孔斜率与斜井长度、倾角、岩层软硬等有关系，在倾角较小、斜井长度较长、岩层较软的斜井施工中孔斜更大。工程中压力管道两条斜井倾角均为60°，斜井长度均超过100m，围岩主要为二云片岩，考虑岩性较软，施工时采取了起钻角度在设计角度基础上下调1°（即为59°）的技术措施，施工完成后经现场实际测量，下斜井底部出口点与轴线点偏移约1.2m，上斜井偏移约1.05m，孔斜率均在施工可允许范围内。

4结语

反井钻机一般应用于岩性较硬的导井施工中，通过在关州水电站压力管道斜井施工中成功利用反井钻机开挖导井的实践说明，在岩性较软的二云片岩斜井中利用反井钻机开挖导井也是较为有效的社会医学论文方法，施工速度较快，具有具有安全性好，工作性能高，导井开挖质量好等优点，值得在同类工程中推广应用。

作者：谢延存 单位：葛洲坝集团第三工程有限公司

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