1概述
沙灣水電站工程為大渡河干流下游梯級(jí)開發(fā)中的級(jí)。壩址區(qū)位于四川省樂山市沙灣區(qū)葫蘆鎮(zhèn)上游1.0km的大渡河干流上，距上游已建的銅街子電站約11.5km，下游距樂山市區(qū)44.5km。該工程以發(fā)電為主，兼顧灌溉和航運(yùn)功能，電站裝機(jī)容量480MW。
該工程于2004年2月開始動(dòng)工建設(shè)，采用束窄河床分期導(dǎo)流方式。2004年4月完成一期圍堰。
據(jù)原勘察資料揭示，沙灣電站壩址區(qū)廠房壩段河床覆蓋層深厚，厚處達(dá)66.67m，其以下基巖內(nèi)有巖溶承壓水分布。為了廠房基坑開挖的安全與穩(wěn)定，設(shè)計(jì)決定對(duì)該段內(nèi)的巖溶承壓水進(jìn)行先期減壓處理。
我院于2005年3月5日進(jìn)場(chǎng)開展施工，使用空氣潛孔錘鉆進(jìn)工藝，結(jié)合傳統(tǒng)的鉆探方法，歷時(shí)36天，完成4個(gè)鉆孔，鉆探1工作量318.77，其中砂卵石層進(jìn)尺212.38m，較合同工期提前19天圓滿完成了減壓排水孔的造孔任務(wù)，受到業(yè)主的好評(píng)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
2地質(zhì)條件及技術(shù)要求
2.1地質(zhì)條件
一期圍堰由上下及縱向圍堰組成，上游圍堰長約315.0m，堰頂高程425m；下游圍堰長約349.0m，堰頂高程423m；縱向圍堰長約468.0m，堰頂高程423～425m。承壓水減壓排水孔平面位置均位于～期圍堰基坑內(nèi)。由于前期采取砂石骨料，圍堰基坑內(nèi)地表均已進(jìn)行了不同程度的開挖，致使圍堰內(nèi)地表均位于水下，水深5.0～7.5m。
據(jù)原勘察資料鉆探揭示.河床內(nèi)覆蓋層較為深厚，覆蓋層大厚度達(dá)66.67m。物質(zhì)組成上部為漂卵礫石夾砂，厚6.6～33.2m；中部為卵礫石夾砂，厚2O.31～44.5m；下部為砂夾卵礫石及粉細(xì)砂層透鏡體，砂層透鏡體大厚度達(dá)18m；下伏基巖巖性以三疊系中統(tǒng)雷口坡組工212層之泥質(zhì)白云巖為主，局部為工213層巖溶角礫巖。
2.2鉆孔技術(shù)要求
減壓排水孔鉆孔深度：以進(jìn)入基巖承壓水含水層底板為標(biāo)準(zhǔn)，孔深一般為8O～90m。
覆蓋層：要求下Φ127mmx9mm套管，無須取心。
基巖：孔徑不小于Φ91mm，需采取巖心。
3鉆進(jìn)工藝和設(shè)備的選擇
3.1鉆進(jìn)工藝的選擇根據(jù)該工程勘察期間鉆探施工經(jīng)驗(yàn)，如采用常規(guī)的鉆探方法，即先采用植物膠金剛石鉆進(jìn)取心，后跟進(jìn)厚壁套管護(hù)壁的鉆進(jìn)工豈，需要上2臺(tái)XY-2型鉆機(jī)，才能按期完成鉆探施工任務(wù)。而且由于水位較深，需搭建2個(gè)水上鉆探平臺(tái)，輔助工作量大，鉆探施工成本高。
為了降低鉆探施工成本，提高鉆探施工進(jìn)度，根據(jù)地層情況和鉆孔技術(shù)要求，經(jīng)過認(rèn)真的分析研究，我院決定采用潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)施工減壓排水孔。
3.2鉆探設(shè)備的選擇根據(jù)地層情況、鉆孔深度和鉆孔技術(shù)要求，鉆探設(shè)備選擇如下：XY-2型鉆機(jī)（配低速電機(jī)）1臺(tái)，BW-150型定量泵1臺(tái)，20m3／0.8MPa空壓機(jī)1臺(tái)，宣化蘇普曼SPM90型、SPM110型潛孔錘各1套，采用油桶筏鉆探平臺(tái)，長×寬=10m×6m。
4鉆探工藝
4.1鉆進(jìn)方法及鉆孔結(jié)構(gòu)覆蓋層采用Φ115mm空氣潛孔錘硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，由于水位較深（5.0—7.5m），開孔時(shí)先跟進(jìn)Φ178mm×12mm厚壁套管2～3m作為導(dǎo)向管；然后采用110mm空氣潛孔錘硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，提鉆后再跟進(jìn)Φ178mm×12mm（7in）厚壁套管10m，主要起導(dǎo)向和保護(hù)下一級(jí)套管的作用；之后采Φ95mm空氣潛孔錘硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，跟進(jìn)127mm×9mm（5in）厚壁套管護(hù)壁并進(jìn)入基巖0.5～1.0m，跟進(jìn)深度一般為25～65m。
一般潛孔錘鉆進(jìn)回次進(jìn)尺控制在0.7～0.8m，以確保潛孔錘上部保持在套管內(nèi)，以免被垮塌的砂卵石掩埋而影響潛孔錘的沖擊鉆進(jìn)；提鉆后跟進(jìn)～次厚壁套管，長度0.5—0.7m，然后采用Φ95mm空氣潛孔錘硬質(zhì)合金鉆頭，只用潛孔錘的沖擊功破碎套管中的卵石，并將～部分卵石沖出套管，擠入地層中；待鉆頭沖出管腳后再采用潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。基巖采用Φ91mm清水金剛石鉆進(jìn)，一徑終孔。
4.2鉆進(jìn)參數(shù)的選擇
本工程考慮到水位較高，負(fù)壓較大，為確保砂與破碎的卵石能被沖出孔外，我們選擇了較大的風(fēng)量。采用SPM110潛孔錘時(shí)，一般情況為12.0～13.0m／min，大時(shí)達(dá)13.5m／min；采用SPM90潛孔錘時(shí)，一般情況為8.5～10.0m／min，大時(shí)達(dá)l2m／min。在潛孔錘鉆進(jìn)時(shí)，除正常工作所需風(fēng)壓外，還要加上孔深時(shí)沿程壓降及克服水位以下的水柱壓力。本工程風(fēng)壓一般情況為0.65—0.85MPa，大時(shí)達(dá)1.0MPa。本工程鉆壓一般情況為0.5～0.6MPa。本工程因選用的是XY～2型鉆機(jī)，在采用低速電機(jī)的情況下，一擋轉(zhuǎn)速為85r／min。
施工過程中，隨著鉆孔深度和地層情況的變化需要隨時(shí)改變潛孔錘鉆進(jìn)參數(shù)，特別是要注意風(fēng)量和風(fēng)壓的控制，以確保潛孔錘發(fā)揮出優(yōu)性能，同時(shí)確保砂礫及被擊碎的卵石顆粒被沖出孔外。
4.3跟管方法一般在潛孔錘鉆進(jìn)0.7～0.8m，提鉆后用200kg的吊錘跟進(jìn)～次厚壁套管，長度0.5—0.7m。為了確保厚壁套管的順利跟進(jìn)，在地層穩(wěn)定性較差的孔段，應(yīng)使用潛孔錘反復(fù)沖擊擴(kuò)孔鉆進(jìn)。在Φ127mm×9mm（5in）厚壁套管跟進(jìn)30m后，應(yīng)視地層和跟進(jìn)速度，確定每回次厚壁套管的跟進(jìn)深度，一般回次跟進(jìn)深度控制在0.4～0.6m，切忌盲目提高吊錘高度跟進(jìn)厚壁套管，以免造成管腳損壞，而影響鉆探施工。
4.4鉆進(jìn)技術(shù)措施
4.4.1作業(yè)前的檢查
（1）查供氣管路及鉆桿是否暢通，連接處是否漏氣；
（2）反復(fù)倒置潛孔錘，檢查活塞運(yùn)動(dòng)是否靈活；
（3）鉆進(jìn)開始時(shí)，在地表試驗(yàn)潛孔錘的性能。
4.4.2鉆進(jìn)中注意事項(xiàng)
（1）嚴(yán)格按照潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)作業(yè)，不能盲目追求進(jìn)尺而加大鉆壓，防止鉆桿折斷、鉆頭掉齒和斷齒等事故的發(fā)生；
（2）鉆進(jìn)中要隨時(shí)注意觀察氣壓表壓力的變化，如發(fā)現(xiàn)壓力急劇上升或下降，應(yīng)立即提鉆，查明原因，排除故障；
（3）鉆進(jìn)中經(jīng)常注意潛孔錘沖擊響聲，如發(fā)現(xiàn)沖擊頻率變低或不穩(wěn)定等異常情況，應(yīng)立即提鉆進(jìn)行處理；
（4）鉆進(jìn)中如發(fā)現(xiàn)鉆桿抖動(dòng)厲害，應(yīng)立即提動(dòng)鉆具，再慢慢下放，并降低壓力進(jìn)行鉆進(jìn)；
（5）定期向鉆桿內(nèi)加入少量機(jī)械油，確保潛孔錘充分潤滑和高效能，延長使用壽命；
（6）下鉆時(shí)，應(yīng)邊回轉(zhuǎn)邊下放，當(dāng)鉆具接近孔底時(shí)，應(yīng)放慢下放速度；
（7）下鉆前，要在地表對(duì)潛孔錘進(jìn)行試驗(yàn)，看其工作是否正常，否則要立即拆卸清洗、涂油，防止活塞與缸套的磨損加劇而損壞鉆具。
（8）在施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)潛孔錘的維護(hù)，并保證鉆進(jìn)所需的風(fēng)壓、風(fēng)量，以確保潛孔錘的工作正常；
（9）采用材質(zhì)較好的鉆桿接頭。并在施工過程中注意檢查，以減少鉆桿折斷事故的發(fā)生。
5結(jié)語
1）采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)，結(jié)合常規(guī)跟管鉆進(jìn)，在含水豐富的深厚砂卵石地層中取得成功，改變了空氣潛孔錘只能在干燥或濕潤的環(huán)境中使用，拓展了其使用的范圍。
2）在砂卵石層鉆進(jìn)，因潛孔錘沖擊功較大，易發(fā)生鉆桿接頭折斷事故，建議提高鉆桿接頭的材質(zhì)和絲扣加工質(zhì)量或采用外接箍鉆桿接頭。
3）本次共施工減壓排水孔4個(gè)，使用潛孔錘異步跟管鉆進(jìn)砂卵石層總進(jìn)尺212．0 m，綜合臺(tái)效達(dá)8．7 m／臺(tái)班，比采用常規(guī)植物膠金剛石鉆進(jìn)效率提高近3倍，節(jié)約直接成本約180 m。
4）通過4個(gè)孔的施工，我們?nèi)〉昧耸褂脻摽族N鉆進(jìn)深厚砂卵石層的經(jīng)驗(yàn)。使減壓排水孔的施工順利完成，受到業(yè)主的好評(píng)，為院創(chuàng)造了較好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
