DL水利水电工程钻探规程.doc
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1、水利水电工程钻探规程 DL 5013-92 主编部门:水利部、能源部东北勘测设计院 批准部门:中华人民共和国能源部、水利部 水 利 水 电 规 划 设 计 总 院1 总则2 准备工作及开孔3 覆盖层钻进4 硬质合金钻进5 金刚石钻进6 钢粒钻进7 特殊条件和有特殊规定的钻探8 水上钻探9 大口径钻进10 冲洗液和护壁堵漏11 事故防止和解决12 钻探质量13 钻探机械的使用与维护附录A 岩芯钻探岩石可钻性分级表附录B 机场管理制度附加说明中华人民共和国能源部、水利部关于发布水利水电工程钻探规程DL501392的告知能源技1992 838号 由水利水电规划设计总院组织东北勘测设计院等五个单位编制
2、完毕的电力行业标准水利水电工程钻探规程,经能源部、水利部审查批准,现予发布。标准编号为DL501392,自1993年3月1日起实行。该标准由水利电力出版社出版、发行。 请将执行中的问题和意见,告水利水电规划设计总院。 1992年9月8日擅自移位。222 钻场地基规定坚实,钻场位于松软岩层上时要挖好排水沟;钻场位于斜坡上时,填方部位不得大于地基面积的13或采用桁架式钻场;在有也许发生沉陷的地方应采用加固措施,特别在采用车装式设备时,其车轮或塔架底座均应铺设厚板,以减小单位压力。 除普通钻场外,还可以架设钢管桁架钻场,高出地面一般为1.5m,以便在钻场下连接套管进行跟管扩孔钻进、铺设冲洗液循环系统
3、和机械设备装卸搬迁。223 修建钻场的同时修建好冲洗液循环系统,涉及沉淀槽和贮水池等。沉淀槽具150的斜度,长度与宽度以解析出岩粉为原则。贮水池或贮水箱的容积要大于1m3。224 陡坡修建钻场应遵守下列规定: (l)清除坡上的活动块石,设立严禁人畜进入活动的标志,必要时设立护栏。 (2)弯曲险路应设立牢固的栏杆。225 基枕木、基台木按孔深及机械类型拟定。 机械安装时规定稳固、周正、水平,各部联接螺栓要加垫固紧。各传动轮必须对线,钻孔中心与立轴和天车前沿必须在同一条直线上。226 竖立和拆卸钻架必须在机长统一指挥下进行。立架时,左右二边设立牵引绷绳以防翻倒。滑车除检查和加油外,还应设立保护装置
4、。轻型钻架的整体搬迁,只允许在平坦地区进行,高压电线下严禁整体搬迁。 钻架架腿必须压住钻机基枕木。 安装斜孔钻架,前两腿与水平面夹角小于钻孔设计角度25,而后腿应与水平面呈7783的夹角。天车位置要稍高于钻孔中心延长线。227 拆卸机械时,严禁猛敲乱打。解体后,零部件的孔眼应堵严,仪表油管、螺钉、螺母等小件应即装回原位或妥善保管。 电机设备必须严防油水污物入浸。钻场电线均应绝缘良好。23 开孔与止水231 覆盖层开孔一般采用打入厚壁孔口管的方法,打入时要随时校正其角度和方向。基岩开孔在地面可用人工凿出一个浅坑,然后用短钻具钻进,当钻头已进入岩石30mm左右时,即应调整钻机的位置,使立轴中心线与
5、钻孔方位倾角符合设计规定。基岩开孔若在水下,也需打入厚壁孔口管一定深度。232 为水位观测资料的对的和钻进的顺利进行,孔口管规定下入一定深度,一般松软岩层规定下入隔水层中,基岩要下入较完整的相对隔水层中,使地表水不流入钻孔和冲洗液不致大量漏失。 下入基岩一定深度的止水套管,管脚应当止水和固定,以期隔离上部含水层,防止上部岩石掉块和套管丝扣卸开等。 常用止水方法有粘土、水泥、胶塞三种,其注意事项如下: (1)粘土止水在干孔效果较好。为提高止水性能,可掺杂水胀性材料。施工时,将粘土球投入孔底,捣实后打入套管即成。 (2)水泥止水效果较好,但时间长。施工时用导浆管将水灰比0.40.5的水泥浆注入孔底
6、,或用专门的注浆器注入孔中达0.30.5m高度,然后慢慢下入套管,待水泥凝固后即可钻进。 (3)胶塞止水是在管靴外套以胶塞,运用锥面或上下挤压的作用使胶塞膨胀而塞住。胶塞止水的操作要做到:下管之前用导向钻具变径钻进一定深度;下管前用钻具清理一次孔壁,使胶塞不致由于探头石阻碍而半途塞住;当孔壁管直径小于开孔直径一级以上时,要先下入导向钻头修整,使胶塞能顺利通过变径地段。3 覆 盖 层 钻 进31 回转钻进311 泥浆护孔硬质合金钻进注意事项: (1)适宜土层或砂土层。 (2)开孔时必须打入长度不小于3m的孔口管。孔口管规定正直,管径应大于钻具12级。 (3)采用肋骨钻头时,应加大硬质合金内出刃3
7、mm,钻具长度大于3m。 (4)钻进中应保持充足的冲洗液排量,并保持较高的钻进速度。 (5)采用低失水泥浆,钻进中发生孔内造浆或稀释时,应及时调整泥浆指标。 (6)回次钻进终了时,干钻100150mm左右卡取岩心。 (7)采用普通单管钻具,深孔要用投球单管钻具,退出岩心采用水压法。312 跟管护孔硬质合金干钻注意事项: (1)适宜采样规定较高的砂层及砾石层中钻进。 (2)钻具长度2m为宜。 (3)钻进方法用小一级单管干钻取样,再用大一级钻具扩孔。 (4)每次干钻取样进尺不得超过0.5m。 (5)及时跟入套管。313 螺旋钻、勺钻钻进注意事项: (1)适宜地下水位以上的土层、砂土层的浅孔钻进。
8、(2)钻进时应经常提动钻具,防止夹钻。 (3)每次进尺不得超过0.5m。 (4)螺旋钻具螺旋角的选择,应适合地层特点。3. 1. 4 跟管护孔钢粒钻进注意事项: (1)适宜砂卵石层,具有漂石、崩积物的深厚覆盖层的钻进。 (2)为满足水文地质实验规定,可采用清水钻进。 (3)一般采用168mm或219mm外接箍套管开孔。 (4)厚壁套管跟进深度以小于30m为宜,以后可逐级跟进146mm以下各级套管至基岩。322 有阀打入(压入)取样钻进注意事项; (1)适宜流砂层、淤泥层。 (2)因孔壁极不稳定,应先打入套管,然后取样钻进。 (3)弹簧管打入取样钻进也属此类,可以防止岩样脱落,适宜在砂层中钻进。
9、323 冲击管钻取样钻进注意事项; (l)适宜卵石最大粒径小于130mm的松散地层。 (2)根据地层卵石最大粒径选用钻具规格,原则上卵石最大粒径应小于管钻阀门张开后的直径。 (3)根据地层情况选用跟管护孔或泥浆护孔。 (4)抽筒长度不得小于1.6m,冲程150300mm。 (5)跟管护孔应先打管后掏料。管钻外径与套管内径间隙保持510mm。 (6)管钻抽料以不超过半管为宜,以防止砂石涌出卡钻。324 泥浆护孔冲抓锥钻进注意事项: (l)适宜砂卵石地层钻进,孔径为5001300mm的供水井或管柱桩工程,以及大口径钻孔的开孔钻进。 (2)一般采用CZ22、CZ30型冲击钻机钻进。 (3)冲抓锥质量
10、为1.52.5t,破岩与取样相结合。 (4)破岩工具还要配用一字钻头和十字钻头。 (5)孔口管内径应大于钻头直径200mm,长度不得小于1.5m,孔口管四周要用粘土夯实。 (6)孔内泥浆液面应保持在地下水位3m以上。 (7)孔内岩渣及时用抽筒打捞,其沉淀层厚度不得超过0.5m。33 孔内爆破 孔内爆破是覆盖层钻进时的一种辅助手段,配合其他钻进方法,以利于穿透大直径的孤石或漂石,也用于事故解决。331 孔内爆破注意事项: (1)爆破材料必须进行防水解决。本着实用安全的原则,常采用预制的塑料袋,将炸药雷管妥善组装捆牢,外围用牛皮纸包装成圆柱形再捆紧,使药包外径小于套管内径20mm即可。 (2)孔内
11、爆破的药量与漂石粒径和药包顶部与管靴底端的距离有关,其装药量见表3.3.l。 (3)爆破药包的包装必须由有经验的人在远离机场的安全范围外进行作业。 (4)进行一般性孔内爆破时,药包与孔口安全距离,在水下作业应大于3m,干孔作业应大于5m。 (5)药包下部要用重物坠住,以防药包漂浮而不在预定位置起爆。 (6)解决孔内盲炮,若遇胶质炸药应下小型药包引爆,对硝铵炸药钻坏药包使之溶解即可。 (2)选用胎体硬度较低或胎体耐磨性低的钻头。 (3)适当提高钻压、减少转速。 (4)减少钻头底面积(采用薄壁钻头或增大水口宽度,选用金刚石浓度低的钻头)。 (5)减少冲洗液量或在冲洗液中加入研磨颗粒,促进自锐。 (
12、5) 当打滑地层薄又没有防打滑钻头时,可以连续用更换新钻头的办法穿透,也可以采用以砂轮片磨锐金刚石的办法。 (7)采用孔底冲击器进行冲击回转钻进。5. 4. 4 取心和防止岩芯堵塞: (l)应采用加工精良的单动双管钻具,在节理发育、倾角小的岩层中钻进,可采用内管镀铬和喷涂塑料等措施。 (2)金刚石钻进一般用卡簧卡取岩芯。取心时,必须先停止回转,将钻具提离孔底拉断岩芯。 (3)钻进时不得随意提动钻具。当孔深较浅,往往在立轴倒杆时由于冲洗液的作用而使钻具浮起,导致岩芯堵塞或折断,所以要适当调小泵压。严禁不断钻倒杆。 (4)振动是导致岩芯堵塞的因素之一,应积极防止振动,以减少岩芯堵塞。5. 4. 5
13、 防止孔壁掉块和探头石: (l)设计合理的钻孔结构,及时变径和下入套管或进行灌浆解决。在条件允许时,采用低固相或无固相冲洗液钻进。 (2)升降钻具要平稳,适当减少提高速度。 (3)适当加大扩孔器的外径。 (4)减少冲洗液的粘度,增长冲洗液的流动性和润滑性。 (5)减少转速、钻压,减少钻杆对孔壁的振动力。55 金刚石钻头的管理551 金刚石钻头和扩孔器的现场管理: (l)由机长负责钻头和扩孔器的管理,编组排队分发各班使用,监督检查,分析评价钻头使用情况,回收钻头并整理使用卡片。 (2)机组必须配备游标卡尺及存放钻头与扩孔器的专用木箱。552 金刚石钻头和扩孔器领退规定: (1)领取新品时,应交回
14、数量相等的旧品并附带使用卡片。 (2)凡非正常磨损或因事故损坏的钻头和扩孔器,必须随带事故报告单。553 金刚石钻进时,钻头的品种、规格和性能,要根据岩层的特性等来选用,为此每个工地要有一定的备用量,机组也必需有一定的备用量。56 绳索取芯钻进 绳索取心钻进时,除遵守普通金刚石钻进规程外,还必须执行以下规定。5. 6. 1 绳索取芯钻进合用的范围: (1)绳索取芯钻进在当前各种条件下,比较适宜于9级以下的岩层中钻进,因钻头的接触底面较大,钻压要大,就要有高强度的钻具和丝扣连接才干满足规定。7 特殊条件和有特殊规定的钻探71 岩溶地层钻进711 岩溶地层钻进应遵守下列规定: (1)当溶洞深度不超
15、过3m时,可加长粗径钻具;洞深超过3m时,应下入套管导向。 (2)钻进时钻压不可过大。注意断钻、掉钻,倒杆时应吊住钻具。起下钻时应注意钻具受阻导致事故。 (3)遇有连续溶洞,无法进行冲洗液循环时,应下入套管止水堵漏。 (4)应精确测定溶洞顶、底板的高程。 (5)溶洞中有充填物时,应取样保存。72 坡、滑坡区钻探721 陡坡区钻探中注意事项: (1)不准在坡上进行人类活动或放牧。 (2)遇6级以上大风或雨雪连绵天气和地震期间应停止施工,复工前进行安全检查。 (3)遇暴雨时,应注意山坡坍塌或冲毁基台。 (4)弯险道路或有塌方危险的地段,应设有明显安全标志,晚间应有足够的照明。722 滑坡地段钻探应
16、遵守下列规定: (1)根据地层情况及滑坡体的稳定限度等拟定下套管深度及方法。 (2)当钻进至离滑坡面附近或发现有滑动面迹象时(如软弱面、地下水等),要采用有效措施,提高岩心采用率,回次进尺为0.30.5m,以拟定滑动面位置和产状。 (3)钻进中及时取样鉴定,并做好水文地质观测和记录。 (4)必要时设专人观测滑坡体的动态,如发现有运动征状,立即撤离至安全地区。73 套钻与随钻定向取芯731 套钻适宜于构造破碎的地层和软弱层的钻进,其目的是取出高质量的原状岩芯。假如与随钻定向取心相结合,则是查明复杂地层的构造、产状的一种可靠的手段。732 套钻是在钻孔中先钻一个小直径中心孔,然后插筋并灌注粘结剂,
17、待凝固后再用大直径钻头套钻取岩心。其工艺过程规定如下: (1)中心孔直径小于36mm,钻进深度与插钢管长度相等,约为11.5m,钻具要有扶正和导向装置,使中心孔保证与钻孔轴心线重合,其偏心距应小于5mm。 (2)为保证取心率100,钻中心孔之前要注入聚脂后磨孔并同时开出中心浅孔。 (3)中心孔钻完后要彻底冲净孔底岩粉,岩粉沉淀不得超过50mm。为此,可在异径接头处增大过水断面,并在其上接取粉管。钻具开孔。钻压宜稍偏小,小的泵量与投砂量,以保持最小孔壁间隙,转速40rmin,回次进尺0.51.0m。7. 5. 2. 3 金刚石钻进:采用219mm或168mm的钻头开孔,用150或130mm金刚石
18、钻头钻进。为了缩小钻具与孔壁间隙,应使用扶正接头。753防斜措施: (1)钻杆上加扶正器,使用导向岩心管,粗径钻具的长度不小于6m。 (2)合理掌握钻进技术参数,控制钻进速度。 (3)尽量采用金刚石钻进。7. 5. 4 测斜方法7. 5. 4. 1 钻进时,每回次都要用浮筒测斜器进行测斜,发现问题及时纠正。7. 5. 4. 2 钻至基岩15m是控制孔斜的关键孔段,每钻进O.51.0m,应测斜一次。在现场应绘制钻孔实际偏斜图。7. 5. 5 纠斜方法7. 5. 5. 1 导向板纠斜:导向板挂在安装钩上,用钻杆将板顺纠斜方位送至待纠斜位置,检查无误后,压下钻杆,切断安装钩的下销钉,使安装钩脱出,回
19、填水泥砂浆至导向板顶端,待凝固后钻进。7. 5. 5. 2 超径纠斜:累计钻孔水平位移不超过20mm时,可投入大于4mm的钢粒,原地回转12h,导致孔壁严重超径,再缓慢钻进,逐步进行纠斜,也可用扩孔器扩孔。7. 5. 5. 3 孔底埋管纠斜:将一根小一级的套管(底部用木塞封住),下至孔底,下段长2m用反丝扣连接。经浮筒测斜定孔口中心及套管底部中心后,以适量水泥浆灌注孔壁与套管底部的间隙至1.8m左右。待凝固后,卸脱起出2m以上的套管,使孔底套管形成孔底中心导正器。再用无内出刃钻头,以埋定的套管为轴心钻进。7. 5. 5. 4 跳级换径纠斜:即一次缩小孔径12级,如用273mm钻头钻至一定深度,
20、发现钻孔偏离轴心线较大时,用219mm套管作导正管,底部一侧镶嵌一块钢板,下至孔底。经浮筒测斜,旋转扶正套管使轴心线居中,以水泥将套管固定,再用168mm钻头钻进。7. 5. 5. 5 偏斜法:钻孔偏斜时,将小一级套管(在管脚处焊一偏心环)下至孔底。因套管与孔壁间隙大,在大管内用浮筒测斜器将套管定位并固定,下小一级钻头钻进0.51.0m,再起出套管,下锥形钻头,使锥形小头部分进入小孔,稳定钻具,锥形大头部分即能将钻孔一侧扩掉。7. 5. 6 终孔验收 倒垂孔完毕后,应立即冲洗钻孔,清除孔底残渣,下保护管,然后自下而上每隔5m逐段测量孔斜,作为钻孔验收的资料。经验收合格后,做好孔口保护。76 地
21、应力测试孔钻进7. 6. 1 地应力孔的基本规定: (1)孔径:大孔为110或91mm,小孔为46或36mm。 (2)钻孔孔壁光滑平直,孔径均匀一致,无凹凸不平现象。762 测试孔施钻方法; (1)开孔:若孔口表面不平,可用水泥浆抹平。应采用金刚石钻头或合金钻头开孔。有覆盖层时,导向管要大于孔径一级。 (2)试段检查:钻至预定深度,取出岩芯,仔细观测节理、裂隙发育情况,是否符合测试规定。 (3)孔底解决:检查孔底有无残留岩芯,如超过100mm时,应设法取出。用磨孔钻头对孔底进行磨平。 (4)钻小孔:小孔与大孔规定同轴线,不同轴度小于2mm。为了保证小孔质量,宜采用导向钻具,钻进深度500mm左
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