碾压混凝土重力拱坝倒垂线钻孔及安装工艺

'水利技术监督2013年第4期碾压混凝土重力拱坝倒垂线钻孔及安装工艺李宏伟(中国水电十五局科研设计院，西安710000)【摘要】介绍老挝NamNgum5水电站工程倒垂线施工过程，包括倒垂孔钻孔、测斜、纠斜及保护管、锚块、垂线、浮体组、垂线坐标仪安装工艺。【关键词】老挝；水电站；大坝；倒垂线；钻孔及安装工艺[DOI编码】10．3969／j．issn．1008—1305．2013．04．021【中图分类号】T~642．2【文献标识码】B【文章编号】1008—1305(2013)04—0065—021概述岩下一定深度，一般要求达到基岩的相对不动点，倒垂线体下端固定锚块与铟钢丝连接，上端引至浮NamNgum5水电站位于老挝NamNgum河上游右筒内与浮子连接，利用浮筒的浮力将线体拉直并保岸支流NamTing河上，该工程拦河坝为碾压混凝土持一定的张紧力，浮筒置于被测对象上并随其一起重力单曲拱坝，最大坝高100．50m，坝顶宽度6．0m。位移，垂线借助浮子仍始终保持铅直，即可由垂线大坝共设置了2条结构缝、3条诱导缝，分缝间距坐标仪测出测点的水平位移。约40m，结构缝采用通缝布置，每个坝段中部上下游面各设置一条诱导缝。首部枢纽区两岸岸坡基本2倒垂孔施工对称，地形坡度一般35。---55。，局部地段可达2．1造孔60。以上，形成陡崖，岸坡下陡上稍缓，右岸较左该工程倒垂线钻孔孔径为200mm，钻孔深度岸陡，坝址右岸进水口上游河谷稍开阔，岸坡稍缓，32m~58m，对钻孔铅直度要求较高，孔斜要求达到往下河谷狭窄。坝址两岸发育有数条干沟或顺坡凹1／1000，因此必须选择性能良好的钻机，钻机滑轨槽，切割深度一般5m~20m，两岸下游侧有冲沟或(或转盘)水平，立轴竖直，钻杆和钻具严格保持凹槽分布，但切割较浅。坝址区两岸地形较完整。平直。在钻孔处预埋紧固螺栓。严格调平钻机滑本工程大坝地层岩性为二叠系下统Nalang组轨，其倾斜度小于0．1％。然后将钻机紧固在底盘上。(Pln1)灰绿、灰色石英砂岩，灰紫色长石石英砂孔口处埋设导向管，导向管调整垂直，并用混凝土岩、粉砂岩，紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥加以固定。选用粗钻杆，钻具尽量加长。钻进时，岩等，局部地带夹有粉砂质泥晶灰岩条带。采用低转速、小压力、小水量。钻孔中，经常检测为了保证运行期大坝下游安全，监测大坝在运钻孔偏斜值。钻孔做到位置、有效孔径、垂直度符行过程中坝基和坝体水平位移并作为正垂线绝对合设计及规范要求。位移量的工作基准，因此在坝右0+008．31、EL1010m根据该工程的地质条件和设计要求，造孔采用高程布置1条倒垂线，倒垂线长度为32m；在左右岸金刚石单管导向管柱钻进。采用200mm人造金刚坝顶分别布置1条倒垂线，倒垂线长度分别为48m、石孕镶钻头，胎体硬度HRC22～3O，金刚石粒度58m，倒垂线均深入基岩30m，达到变形可忽略处。40／50。倒垂线详细布置见图1。倒垂线监测原理：倒垂线装置的锚固点设在基作者简介：李宏伟(1972年一)，男。陕西黄陵人，工程师。·65· 水利技术监督2013年第4期图1倒垂线详细布置2．2孔斜测量方法过程中，钻机安装不水平、立轴不铅直或钻进过程该工程倒垂孔孔斜测量方法主要用自制的弹中压力过大、转速过高等都容易造成孔斜。簧式弹性置中器配合仪器厂家的浮体组进行测量。钻孔纠斜的方法很多，该工程主要有加长钻具测量时，先放好支架和浮筒，基本保持水平，然后纠斜法、调整立轴偏角纠斜法、扩孔纠斜法、回填向浮筒内注入液体，当浮筒能在液体中自由漂浮为封孔纠斜法、钻机平面位移纠斜法等。止。将弹性置中器用钢丝与浮子连接，放入钻孔内通过该工程实践，开孔的钻具长度，随钻孔延需要测量的部位，待浮体桶内浮子稳定后，用钢尺伸而逐渐加长，正常钻进时，钻具长度不小于10m，测量钢丝与管口中心的偏离值，即可求出钻孔偏斜必要时还可加长，并在钻具的两头及中间连接扩孔度，如图2所示。钻进过程中每钻进lm~2m检测器，这样就可形成管柱钻具，以保证可靠导向性，孔斜一次，并记录在测斜记录上，及时掌握和分析可有效避免孔斜。一旦发生孔斜也可以继续加长钻孔斜变化情况，如发现孔斜超限时，及时采取措施具进行纠斜。在偏斜值不大时最行之有效的纠斜方加以纠正，防止因偏斜值过大而造成钻孔报废。法是钻机平面位移纠斜法，在偏斜值不大时采取此方法纠斜可很快达到理想效果。此方法是将钻机向孔斜侧平面移动孔斜量的2倍，再将钻机固定即可进行纠斜钻进。其纠斜原理是当钻机平面移动后，钻机立轴的中心点与孔底的中心位置成反方向调整，利用作用力与反作用力使钻头在钻压作用下产生偏压从而改变原钻孔轴向，使钻头沿孔斜反方向钻进，从而达到纠斜目的。3保护管及锚块安装全面冲洗钻孔，去净孔内残留物。测量钻孔偏斜值，确定保护管埋设位置。保护管外径159咖，壁厚6mm，将保护管底部0．5m的内壁加工为粗糙面，以便用水泥固结锚块。保护管接头处，进行精细加图2孔斜测量示意图工，保证连接后保护管平直、不漏水。下管前，在高于孔底0．5m的部位先放入少量水泥浆。保护2．3钻孔纠斜方法管放下后，用钻机加以固定，准确测定保护管的偏该工程造成钻孔偏斜的因素主要有地质及钻斜值，满足要求后用水泥浆加以固结。在水泥浆凝机操作两个方面，在遇到裂隙、断层、岩层变化等(下转第70页)容易造成钻头切削面受力不平衡产生偏斜；在钻孔·66· 水利技术监督2013年第4期4使用和发展前景(4)可通过改造，在堰体中增加导水管、水泵和灯光等，作成声光水景喷泉，成为城市河道中一新型溢流堰，有着水力条件好、操作运行可靠道亮丽风景线。和综合成本经济的优点，其在城市中、小型河流整(5)为解决新型溢流堰的有关水力计算问题，治中，有着广阔的运用前景，但仍有一些改进升级应建立通用的水力模型，在现有堰流公式的基础的空间，主要有以下几点。上，对其过流参数进行研究。(1)受液压驱动的同步性、液压力和水中液压杆件防腐密封难的影响，可考虑采用电磁动力驱动，其驱动力更大、控制更加精确、同步性更好，参考文献尤其适应底轴翻转式溢流堰。[1]宋宝生，武爱玲．河道景观橡胶坝和钢坝的优选．水利科学与工(2)堰板除采用金属材料外，可考虑采用HDPE程技术．2OlO年第3期材料，其防腐性能更好。为增加其结构强度，可在[2]刘晓庆，李克锋，等．水力翻板闸门流量系数的探讨．水电能源堰板中增加钢带。科学．2Ol1．11(3)堰板卧倒时，堰板下容易形成负压，造成[3]刘细龙，陈福荣．闸门与启闭设备．中国水利水电出版社，2003堰板振动，从而影响溢流堰的正常安全运行。为解[4]陈宝华，张世儒．水闸．中国水利水电出版社，2003决此问题，一是要合理调度运行，控制开启速度，[5]水闸设计规范(SL265—2001)．中华人民共和国水利部[6]王仁福．几种典型液压同步系统探讨．四川冶金，第29卷第3同时尽量减少部分开启工况的发生。二是采取通气期，2007．06措施，可沿底板、底轴和堰板等设置通气孔。※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※(上接第66页)线。安装时，先安装测线，再安装垂线坐标仪及垂固前，保持对保护管采取固定措施，待水泥浆凝固线瞄准仪底盘。根据量程、大坝变化范围及方向，后，拆除固定保护管的钻机。用水泥浆或水泥砂浆确定底盘的具体安装位置。保持仪器导轨平行于监将连接倒垂线体下端的锚块固定在保护管底部最测方向，垂线坐标仪及垂线瞄准仪底盘调整水平后佳位置。用螺丝固定。然后复查垂线瞄准仪游标卡尺在主尺上能否灵活移动，瞄准针尖部无变形、无污物后盖4浮体组安装上保护帽。待倒垂线体下端固定锚块埋设5--~7天后，按设6倒垂线观测计位置及方向安装浮筒及支架并仔细调整浮筒位置，使其中心对准有效孔径中心。将铟钢丝与浮筒内浮子倒垂线观测前，首先要检查钢丝是否有足够的连接，拉紧后固定，灌入变压器油使浮子浮动起来，张力，是否处于稳定状态，浮体在浮筒内是否成自将浮体组的浮力调整到设计浮力，保持浮子水平、连由漂浮状态，然后打开瞄准针保护帽检查瞄准针的杆垂直，浮子要在浮桶中心，并处于自由状态。完好性。用垂线坐标仪对钢丝精确观测两个测回，每次观测步骤一致。详细记录左右标尺的刻度，以5垂线坐标仪及垂线瞄准仪安装便于进行资料计算及整理。整套倒垂装置采用南京南瑞大坝监测公司生7结语产的DC-40型，前期暂采用垂线瞄准仪进行人工观测。倒垂线观测墩制作时，定位一定要准确，观测老挝NamNgum5水电站工程倒垂线已全部施工墩与倒垂线有严密的相对位置关系，观测墩的尺寸完成并已进入观测期，运行正常，监测资料齐全，和位置根据设计图纸及现场具体情况综合考虑，以监测数据真实可靠。该工程表面变形监测点与垂线垂线的最终位置确定观测墩、垂线坐标仪及垂线瞄两种不同监测方法所测得的坝体变形规律和数值准仪底座的位置，并使墩边线平行于位移坐标轴均吻合，满足安全运行要求。·70·'