一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法技术

本发明专利技术公开了一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法，采用了倒垂孔钻进、标杆垂直控制、泥浆液护壁和真空固标等一系列新技术。主要包括以下步骤：A、工程区域内场地平整；B、钻架设备垂直安装、稳定性调试及泥浆泵送；C、大孔径钻具轻压慢转倒垂钻进并及时监测孔斜；D、采用真空固标技术和新型护壁泥浆液；E、小孔径钻具变钻压变钻速钻孔；F、钻孔底部钢质环装托盘安装；G、标杆安装、孔深校正及孔斜控制；H、主副标头安装，保护型外饰建设，利用压差式静力水准仪观测基岩标、护壁管及保护房相对沉降。千米级水准基岩标在国内外均为罕见，针对其场地平整、建造施工、孔斜控制及水准仪安装等进行讨论，可为后续施工提供宝贵经验。可为后续施工提供宝贵经验。

【技术实现步骤摘要】
一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法


[0001]本专利技术涉及工程地质水准测量领域，特别涉及一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法。

技术介绍

[0002]目前国内在基岩标的建设方面已积累了很多的经验，并且取得了良好的效果。然而由于复杂的地质原因，天津地区第四系松散堆积物厚达近千米，建立的基岩标难度非常大。目前国内外超千米以上的基岩标实属罕见，日本大阪市最深的基岩标达600米，由天津测绘院所建立的李七庄基岩标是天津市水准测量重要点位，标底埋深为1088米，曾在世界上首屈一指。而海河流域高程系统完善需要4处千米级水准基岩标，分别修建于团泊洼水库、庆云水文站、献县水文站、新盖房水文站，四处基岩标最终成标深度分别为1147.63米、1240.18米、1196.58米和1553.66米；据查，这四处基岩标深度将在相当一段时间内名列世界前四。此外，这四处基岩标还需要与已建的燕山口、唐山、蓟县、宝坻、天津李七庄、沧州、德州等7座基岩标构成海河流域下游东部平原区基岩标水准控制网，且区域内水准路线联测长度不超过100公里，同时要能满足流域水文监测、水利工程建设管理等工作对水准高程精度的要求。
[0003]因千米级水准基岩标施工难度较大，且超过1000米基岩标标杆技术没有相应规范，所以基岩建设前应对拟建基岩标场址开展地质勘探和资料分析工作，科学确定满足水准测量和稳定要求的基岩标站点，并制定具体的施工技术方案。以往的基岩标常采用分层标建设而成，技术含量不高，孔斜较难保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法，以供工程人员在深厚覆盖区进行基岩标建设，进而进行水准测量工作。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法，包括以下步骤：
[0006]步骤A、工程区域内地基底层场地平整、钻机设备的垂直安装、钻塔紧固；
[0007]步骤B、大孔径钻具轻压慢转进行倒垂孔钻进，同时兼顾岩性特征；
[0008]步骤C、采用丝扣链接的无缝钢管固井保护，底部用钢板焊接封闭，保护管和孔壁之间用灌入泥浆，泥浆凝固后提出钻杆；
[0009]步骤D、小孔径钻具变钻压变钻速进行底部钻孔，成井后测量相关参数；
[0010]步骤E、钻孔底部钢质环装托盘安装；
[0011]步骤F、千米级基岩标标杆安装：下管前孔深校正，钢丝绳提吊法一次完成标杆下管工作，为确保标杆垂直度添加扶正器，下管后向标杆内灌入水泥浆液，采用逆止阀泵入压降法进行固标；
[0012]步骤G、水准基岩标主副标头安装及保护型外饰建设，在建设标房墙体镶嵌建标信
息；利用压差式静力水准仪对基岩标、护壁管及保护房进行相对沉降观测。
[0013]步骤A中具体包括：
[0014]步骤A1、施工现场总面积不小于25m
×
25m，场地平整中，松散地层需要浇筑水泥再加钻塔方木，坚硬地层上直接安装钻塔方木；
[0015]步骤A2、将钻机座在地梁方木之上，使转盘中心和钻塔天梁中心相重合，将钻机和地梁固定并调平，确保天车、滑轮、转盘中心三点成一线；
[0016]步骤A3、钻塔竖起后，四面要用防风绳或钢丝固定，且与地面角度不大于45度，绷绳两端连接处用卡扣紧固。
[0017]步骤B中采用倒垂孔钻进技术，同时配合压力和转速的控制，具体包括：
[0018]步骤B1、根据地层岩性选择合理的钻头类型，在上部松软地层，用铣齿钻头；在硬质地层，用镶齿钻头；在易标斜地层，用牙轮偏移量小、无保径齿及齿多而短的牙轮钻头；
[0019]步骤B2、钻压以达到所钻岩石的破碎强度值，并结合设备能力和钻具强度进行选择，在中硬以上较硬岩层中钻进采用3kN/cm～4kN/cm，在中硬以下较软地层中钻进采用1kN/cm～3kN/cm；
[0020]步骤B3、钻头外缘回转线速度0.8m/s～1.5m/s，遇卵砾石层或严重破碎地层降低到0.6m/s；地层完整、硬度较低、钻孔较浅、钻进速度为80r/min～145r/min，破碎地层为30r/min～60r/min；
[0021]步骤B4、孔底压力不超过钻铤总重量的三分之二，采用匀速钻进和轻压慢转；并在过程中控制基岩标标杆的垂直度；钻至新鲜原状基岩，进行岩性分析后再钻进。
[0022]步骤C中具体包括：
[0023]步骤C1、孔斜，钻进时使用钻铤加压，钻铤总质量应超正常压值的30％，并在最下一根钻铤上面加设扶正器；遇软硬交界面时，采用较小的钻压钻进，穿过交界面后再加到设计的钻压钻进；
[0024]步骤C2、监测孔斜，每钻进50m进行一次监测，监测垂直度大于规定值，即进行孔斜纠正；
[0025]步骤C3、采用无缝钢管进行固井保护，保护管之间采用丝扣连接；
[0026]步骤C4、在最下层套管的底部割出返浆眼，下完保护管后，将钻杆从保护管内下至距孔底上部一段距离，然后沿保护管口环绕钻杆用钢板焊接封闭并固定；
[0027]步骤C5、采用真空护壁技术，通过钻杆将护壁稀泥液泵入孔内，清水或稀泥浆进入保护管和孔壁间隙返回地面，待循环正常后，将搅拌好后的水泥浆，用泥浆泵从钻杆内压入孔内，直至孔口返出水泥浆为止；
[0028]步骤C6、用清水清洗钻杆内残留水泥浆，停置一段时间，待水泥浆凝固后，将钻杆提出。
[0029]步骤D中的钻头接触孔底后，先在低钻压、低转速下磨合0.5小时以上，造好底部形状后，逐步提高钻压和转速到正常参数；最后对成井进行相关参数的测量，相关参数包括温度、井斜。
[0030]步骤E中所述钢质环状托盘用来增大标杆与基岩的接触面积，并灌注定量水泥与岩石固为一体，保证稳定性。
[0031]步骤F中具体包括：
[0032]步骤F1、下管前进行孔深校正，并核对标管顺序、编码，确保标杆累计长度和实际成标深度相符，误差不得超过1m；
[0033]步骤F2、标杆底部深入至钢制托板的孔眼后进行标杆的安装，采用钢丝绳提吊法一次完成标杆下管工作，管与管之间螺丝扣旋紧以防止脱落；
[0034]步骤F3、标杆下管时，每8～10m添加滚珠式扶正器，确保标杆垂直度；
[0035]步骤F4、标杆下到位后，向标杆内灌入定量水泥浆液；
[0036]步骤F5、标杆采用逆止阀泵入压降法进行固标，固标前，在两级套管接头处下入内、外套管密封装置，确保两级套管重叠部分的管状环状间隙中封闭可靠。
[0037]步骤G中主标头安装在标杆顶端，副标头安装在护壁管一侧与护壁管一体；建设标房对标体进行保护，标房一侧墙体镶嵌基岩标信息的大理石板；安装多个压差式静力水准传感器，通过通信网络，实时传输监测数据至网络服务器。
[0038]本专利技术的有益效果是：考虑了千米级基岩标施工难度大、技术要求高，在国内外均为罕见的现状，本专利技术采用了倒垂孔钻孔、标杆垂直控制、泥浆液护壁和真空固标等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、工程区域内地基底层场地平整、钻机设备的垂直安装、钻塔紧固；步骤B、大孔径钻具轻压慢转进行倒垂孔钻进，同时兼顾岩性特征；步骤C、采用丝扣链接的无缝钢管固井保护，底部用钢板焊接封闭，保护管和孔壁之间用灌入泥浆，泥浆凝固后提出钻杆；步骤D、小孔径钻具变钻压变钻速进行底部钻孔，成井后测量相关参数；步骤E、钻孔底部钢质环装托盘安装；步骤F、千米级基岩标标杆安装：下管前孔深校正，钢丝绳提吊法一次完成标杆下管工作，为确保标杆垂直度添加扶正器，下管后向标杆内灌入水泥浆液，采用逆止阀泵入压降法进行固标；步骤G、水准基岩标主副标头安装及保护型外饰建设，在建设标房墙体镶嵌建标信息；利用压差式静力水准仪对基岩标、护壁管及保护房进行相对沉降观测。2.根据权利要求1所述控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法，其特征在于，步骤A中具体包括：步骤A1、施工现场总面积不小于25m
×
25m，场地平整中，松散地层需要浇筑水泥再加钻塔方木，坚硬地层上直接安装钻塔方木；步骤A2、将钻机座在地梁方木之上，使转盘中心和钻塔天梁中心相重合，将钻机和地梁固定并调平，确保天车、滑轮、转盘中心三点成一线；步骤A3、钻塔竖起后，四面要用防风绳或钢丝固定，且与地面角度不大于45度，绷绳两端连接处用卡扣紧固。3.根据权利要求1所述控制孔斜的千米级水准基岩标建标施工方法，其特征在于，步骤B中采用倒垂孔钻进技术，同时配合压力和转速的控制，具体包括：步骤B1、根据地层岩性选择合理的钻头类型，在上部松软地层，用铣齿钻头；在硬质地层，用镶齿钻头；在易标斜地层，用牙轮偏移量小、无保径齿及齿多而短的牙轮钻头；步骤B2、钻压以达到所钻岩石的破碎强度值，并结合设备能力和钻具强度进行选择，在中硬以上较硬岩层中钻进采用3kN/cm～4kN/cm，在中硬以下较软地层中钻进采用1kN/cm～3kN/cm；步骤B3、钻头外缘回转线速度0.8m/s～1.5m/s，遇卵砾石层或严重破碎地层降低到0.6m/s；地层完整、硬度较低、钻孔较浅、钻进速度为80r/min～145r/min，破碎地层为30r/min～60r/min；步骤B4、孔底压力不超过钻铤总重量的三分之二，采用匀速钻进和轻压慢转；并在过程中控制基岩标标杆的垂直度；钻至新鲜原状基岩，进行岩性分析后再钻进。4.根据权利要求1所述控制孔斜的千米级水准...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘满杰，赵文超，张佳文，贾国臣，谢津平，余宣兴，高义军，陈亚鹏，朱维娜，韩治国，
申请(专利权)人：中水北方勘测设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：