钻进技术与测斜监控双管齐下的西岭超深孔防控斜与纠斜技术

胶西北西岭金矿区发现世界级的巨型单体金矿床,将有望成为国内有史以来最大金矿床。在矿区 -2000 m 以下的深部,金矿体与矿化蚀变带均尚未尖灭,深部探矿仍大有可为。目前西岭金矿区已全面进入勘探阶段,深部探矿势在必行。经统计,本阶段的设计钻孔绝大多为定向超深孔,孔深超2000 m的共38个,其中3个钻孔超过3000 m,平均设计孔深1916 m。面对如此多的超深孔,如何保障其在施工过程中不偏不斜,精准钻进至设计见矿位置,达到地质设计目的,成为探矿过程中的重中之重。为此西岭金矿区以“防控为主、纠斜为辅”作为施工理念,结合地质技术(包括钻孔设计、实际测斜、建立施工档案与测斜数据库、数据处理与成图、绘制钻孔轨迹)管控、机台先进防控斜与纠斜方法(钻具选择、钻进参数设置、随钻记录仪、钻具扶正器、定向辅助套管偏心楔一体式纠斜法)等一系列措施保障钻探施工质量,实现了每个超深孔地质设计的初衷,切实高效地完成深部探矿。     

定(导)向钻进轨迹方程的提出与偏离分析

目前，非开挖技术中对定向和导向的概念尚未明确界定，都是使钻具按既定的设计轨迹运行形成预定目标的钻孔的施工方法。施工过程中按设计轨迹进行控制，使实际轨迹基本符合设计轨迹，本文导出钻孔设计轨迹方程，并在实际施工过程中总结出实际造孔轨迹偏离本方程的各种因素。     

几种特殊地层冲孔桩施工技术

几种特殊地层冲孔桩施工技术　多层溶洞地区、填海造陆地区、河谷岸坡地区等特殊地质条件下为解决采用一般泥浆护壁等传统施工工艺会造成泥浆流失、卡钻、塌孔、弯孔等问题 ,保证顺利成孔 ,采取如下技术措施 :(1 )多层溶洞地层　对于一般溶洞较小 ,其充填物为松散不稳定的土层 ,可以直接采用投入大量潮湿的粘土块和片石并立即补水 ,利用钻头冲击粘土块和片石挤入溶洞孔壁及其裂缝中。对于空洞较大的溶洞或充填物为流塑状时 ,则需下沉内外钢护筒 ,首先以比设计直径大 1 0 cm的外钢护筒下沉至溶洞顶板 ,当钻穿岩洞顶板时暂停钻孔 ,将与设计直…     

预加固砂卵石层水平定向钻进孔壁稳定性分析

砂卵石地层在非开挖钻进过程中容易出现塌孔现象,本文基于弹性理论,通过对预加固砂卵石地层水平定向钻孔孔壁弹性力学分析,分析了加固后水平钻孔不同侧压力系数条件下的受力状态,得出了不同条件下保持孔壁稳定的预加固要求。     

富水砂质地层钻孔灌注桩施工技术研究

钻孔灌注桩具有施工噪声小、桩截面限制小、承载能力强等优点,是一种应用广泛的基础形式。但是钻孔灌注桩成孔过程中的质量稳定性一直难以得到有效的控制,尤其是在富水砂质地层,结构松散以致稳定性较差,在外部水压力的影响下,极易出现漏浆、扩孔、塌孔、卡钻、埋钻等现象,给成孔灌注桩施工带来较大的难度。本文以某铁路客运专线项目桥梁桩基施工为例,该桥桩基穿过富水砂质地层,采用常规钻孔方式成孔合格率难以得到保障;针对这种特殊地质,提出了注水成孔全护筒灌注法施工,提高了富水砂质地层桩基成孔的合格率。     

富水地层中重叠隧道施工引起土体变形研究

重叠隧道施工易产生隧道结构不稳定和地层变形等问题。重叠隧道富水地层施工时,土层开挖应力释放和地下水渗流共同作用使得地层和隧道变形问题显得更加突出,增加了施工难度。以深圳地铁5号线重叠隧道为背景,采用数值方法研究了开挖应力释放和渗流作用在重叠隧道施工不同阶段对隧道结构和土层变形的影响,得到富水地层重叠隧道施工土层变形规律,同时提出了控制地层变形措施。重叠隧道下洞施工时,采用设置超前注浆支护能有效控制开挖应力释放引起拱顶沉降,开挖完成后隧道拱顶在渗流作用下沉降稳定,而隧道上覆土层因失水固结产生较大工后沉降,同时地表沉降槽深度和半径在渗流作用下不断增大;为避免下洞隧道在渗流作用引起上洞隧道整体沉降,上洞在下洞施工引起土体变形稳定后进行施工。上洞开挖应力释放引起较大地层沉降,开挖应力释放引起较大地层沉降,渗流因素引起地层工后变形较小,地表沉降槽深度迅速增大而影响半径保持稳定。     

钻孔灌注桩施工质量缺陷的处理方法

1钻孔过程中塌孔的处理方法钻孔施工中,钻机钻进在7m以上发生的护筒下沉、歪斜、井孔塌陷、井机歪倒等现象,称为塌孔。造成塌孔的原因主要有六个方面:①地层特别松散;②钻机钻到含水特别丰富地区或岩石层含水裂隙处;③护筒埋设夯实不好或粘土不合格;④泥土浆浓度过小;⑤护筒壁有漏眼造成井孔内和护筒外串水;⑥在上层造浆不好的情况下钻孔过快。1.1护筒边漏水的修复在钻孔过程中,如果发现护筒边漏水,首先要用木棒探五下,看下面的塌方有多大,如塌的不严重,可在塌方处用丝袋装粘土夯实再继续钻进。     

超深地连墙施工中槽壁加固对地层变形控制研究

地下连续墙在基槽开挖前通常需进行槽壁加固。随着地连墙开挖深度增加,穿越地层条件更为复杂,槽壁加固措施尤为重要。对工程中常用的水泥搅拌桩、高压旋喷桩及压密注浆法三种槽壁加固措施进行对比分析,利用数值方法对槽壁加固进行仿真模拟,分析不同加固条件下地层变形规律。针对苏州地铁5号线某基坑地连墙工程,对地连墙施工诱发地层变形进行数值模拟,通过与现场实测对比研究发现,槽壁加固能很好抑制地层变形,有效降低施工对周边地层扰动。     

砂卵石地层中钻孔灌注桩成孔控制技术

在砂卵石地层采用钻孔灌注桩成孔难度较大.以北京地铁十号线某盾构始发井围护桩施工为例,对在砂卵石地层中影响钻孔桩成孔效率和质量的主要原因进行了分析,并针对设备选型和泥浆护壁两方面对成孔质量控制措施进行了阐述.根据不同的地质条件选择适合的成孔钻具和泥浆参数,保证了成孔质量,提高了施工效率.     

关于沉井施工中防偏和纠偏若干问题的探讨施

本文主要论述了在沉井下沉施工中,应贯彻《以预防为主、防纠结合》的方针,一切措施首先应从防字着眼,加强动中测斜工作,有斜必纠才能保证沉井的下沉质量。笔者认为沉井在发生倾斜和位移后,采取适当措施是可以纠正的。     

松散浅层砂层预成孔水平锚索明挖施工替代设计

当浅表地层为松散的砂土时,其粘聚力c=0,且土体自重应力小,预成孔锚索的水平钻探成孔极其困难,致使原设计的地连墙-水平锚索支护体系难以实施。为此,对地连墙-浅层水平锚索支护体系进行了替代设计,即将第一层水平预成孔锚索改为明挖预埋锚索混凝土板,将锚索内置于现场浇注的混凝土块体中,混凝土板充当锚索锚固段,以混凝土板上、下板面与砂层的摩擦力代替预成孔锚索锚固体与砂层的粘结力。现场试验证明这种替代设计的锚索抗?力能达到设计要求,同时减小了锚索的长度,两种方法工程费用相当,具有实用意义。     

大口径孔底油压马达碎石器组合动力钻具施工方法

卵砾石、基岩地层大口径钻孔,常规方法钻进效率低,施工周期长,采用捆绑式空气潜孔锤钻进,能量利用率低、耗气量大,需要配备大型空压机,施工成本较高。采用大口径孔底马达油压碎石器组合动力钻具施工法,也称为OMH(oil motor hammer)工法,可以满足卵砾石、基岩地层钻进的同时,极大地提高钻进效率,降低钻进成本。     

沉井技术在取水泵房改建工程中的应用

针对蚌埠热电厂取水泵房改建工程采用沉井施工方案主要技术问题进行介绍 ,对采取依靠沉井自重消除刃脚阻力和外壁摩擦力下沉工艺进行评价 ,对沉放工艺、下沉监测和垂直、水平纠偏技术作了论述     

Predictive modeling of installation loads for directional drilled fusible PVC pipe

Today, trenchless technologies such as horizontal directional drilling (HDD) have increased significantly as an alternative installation method in the municipal sector. Installation of potable water, force mains, reclaimed water, and gravity sewer pipelines employing directional drilling have increased as demand for installations in difficult areas including under rivers or major highways and highly urbanized and congested utility corridors has increased. The nature of the HDD process necessitates the use of continuously joined pipe products capable of being pulled in, as opposed to being pushed, or “jacked” in as with segmental installations. Fusible polyvinylchloride pipe (FPVCP) is one such material for installation of water and wastewater, pressure and non-pressure infrastructure using HDD. This paper describes a model for predicting pull loads during HDD installations using FPVCP. Pull load data was captured using an in-line measuring device attached between the backreamer of the drill string and the product pipe to gauge exact loading transferred to the pipe. Detailed results from four field projects demonstrate excellent correlation between predicted and field data.     

排水工程水平定向钻非开挖施工技术

介绍了水平定向钻非开挖施工技术及其优点,从前期准备、导向钻进、分级扩孔、回拉管道等方面对该施工工艺进行了论述,探讨了具体的操作规程及水平定向钻施工关键技术,并结合具体工程进行了说明。     

供水管道施工中水平导向钻进技术的应用

随着城市规模的不断扩大,地下工程的建设也越来越多,其中很大一部分是各种供水管道的施工。水平导向钻进作为非开挖管道施工技术的一种,相对于传统施工技术有着很多优势。本文介绍了水平导向钻进技术的本质及优点,又阐述了这种技术的施工方法。     

小型非开挖定向钻穿越砂层施工技术研究

小型非开挖定向钻技术经过十余年的发展应用已日趋成熟,但还是具有一定的局限性,一定程度上受到铺设管径、长度,特别是穿越地层的制约。在实际生产中施工穿越的地层不尽相同,其中,砂层一直被业内喻为非开挖定向钻穿越施工的"天敌"。由于受设备性能限制,运用小型非开挖定向钻设备长距离穿越砂层非开挖铺设大口径管道的施工就显得尤为困难,也因此成为业内讨论的热点话题,选择其作为研究对象,具有极为重要的工程意义。本文以省内某地工程项目为例展开对小型非开挖水平定向钻在穿越砂层长距离铺设大口径管道施工技术的研究,总结出一系列技术优化措施。     

空气钻井中动态破岩有限元仿真研究

 空气钻井技术是以空气作为循环介质的欠平衡钻井技术,其钻头的破岩形式与常规泥浆钻井有很大的区别。在岩石力学和弹塑性力学的基础上,考虑岩石材料的各项异性、地层倾角、钻头与岩石间摩擦因数等影响因素,采用有限元方法建立空气钻井中全尺寸PDC钻头动态破岩的非线性动力学三维模型。通过对空气钻井中岩石的破坏机制和钻头动态破岩过程的研究以及对破岩后形成井眼、井壁和井底岩石应力应变的分析。结果表明：井底岩石受到较大拉应力的作用,使得空气钻井中破岩速度更快;干燥空气钻成的井眼井壁稳定性较好,但是一旦发生井壁不稳定性,井壁岩石将成块掉落。最后通过对钻头上随时间变化的位移分析,得到钻进各向异性地层岩石的井斜和方位的变化规律。本模型为空气钻井的破岩机制、井斜变化规律以及井壁稳定性研究提供一种新的方法,为钻头和钻具设备的研制、优化设计提供理论依据。     

The return of drilling fluid in large diameter horizontal directional drilling boreholes

The return of drilling fluid (drilling mud) in large diameter horizontal directional drilling (HDD) boreholes is a very important issue related to mud pressure, cuttings transport and pull back force, but this problem has not been fully solved in previous research due to the complexity and uncertainty of downhole conditions. The calculation methods of mud pressure loss in the borehole annulus are briefly introduced and the equation using a Power Law model is adopted to study the drilling mud return. A typical reaming hierarchy of a large diameter HDD project has been used to study the return direction of drilling mud and volumes of drilling mud return to the exit and entry points. The research results disclosed that the drilling mud can return to both exit and entry points at the same time, with a large majority of the drilling fluid returning to the exit point if the reamer is closer to the exit point, and vice versa. A parametric study has been conducted to find out the effect of changing parameters in the calculation equation on the drilling fluid return. The drilling mud return for those boreholes with the exit point and entry point located at different elevations has also been discussed. Finally, different types of reamers and other factors such as borehole collapse and borehole shape were taken into the consideration of drilling mud return.     

基于离散-连续耦合方法的圆砾地层超深地连墙施工力学行为研究

依托昆明轨道交通4号线火车北站工程(三线换乘站),推导了离散元-有限差分耦合算法,并对圆砾地层中单幅超深(70 m)地下连续墙施工全过程的力学行为展开研究。结果表明:超深地下连续墙成槽施工阶段地层水平应力与竖向应力不同程度下降,槽壁向槽内卸荷变形,黏性土层在槽段拐角附近有土拱形成,区域内应力增加,圆砾地层土拱效应不明显; 成槽阶段槽壁累计水平变形由大到小依次为圆砾地层、下伏地层、上覆土体,水平最大位移约为15.8 mm,最大地表沉降约为9 mm; 在混凝土浇筑阶段,地层应力在混凝土压力挤压作用下均出现不同程度增长,槽壁向槽外反向内挤变形,地表向上隆起变形,并在混凝土硬化阶段逐渐收敛; 研究成果应用于实际工程取得了良好成槽效果,可为同类地下连续墙设计施工提供一定参考。