水利水电钻探规程

水利水电钻探规程水利水电钻探作业是获取地质信息、评价工程地质条件的关键技术手段，其规程执行质量直接影响大坝、隧洞、电站等建筑物的安全性和经济性。钻探工作涉及复杂的地层条件、多变的水文环境和严格的工程质量要求，必须遵循系统性技术规范和安全标准。一、钻探前技术准备与现场部署钻探作业前的准备工作是确保后续施工顺利的基础环节，需完成技术资料整合、现场条件核实、设备人员配置三项核心任务。①技术资料整合应包含工程地质勘察大纲、钻孔布置图、区域地质资料、邻近钻孔数据及水文气象信息。根据《水利水电工程钻探规程》SL/T291-2020第4.1条规定，钻探单位应在开工前5个工作日完成资料分析，编制专项钻探施工方案。方案需明确钻孔坐标、设计深度、开孔角度、取样要求及特殊地层处理预案。对于深度超过100米的深孔，还需进行孔斜预测和钻具组合设计。②现场踏勘需重点核实钻孔位置的地面高程、交通条件、水源供应、电力接入及废弃物排放路径。根据规范要求，踏勘范围应延伸至钻孔周边50米区域，识别地下管线、溶洞、滑坡体等潜在风险源。若发现设计孔位位于不稳定边坡或洪水淹没区，应及时提出变更申请。踏勘记录需以文字和影像形式存档，作为施工依据。③设备选型与人员配置需根据钻孔深度、地层硬度、孔径要求综合确定。回转钻探适用于完整基岩，冲击钻探适合松散覆盖层，振动钻探多用于砂砾石层。人员配置应包含机长、班长、记录员及安全员，其中机长需持有钻探作业资格证书且从业经验不少于3年。设备进场前必须进行性能检测，确保钻机提升能力不低于设计孔深的1.5倍，泥浆泵排量满足孔内循环需求。二、钻探工艺选择与参数设定钻探工艺直接决定岩芯采取率和钻孔质量，需根据地层特性、钻孔目的、工期要求科学选择。回转钻探是水利水电工程中最常用的工艺，适用于Ⅱ级及以上完整岩体。技术参数设定需遵循三个原则：第一，钻头转速应控制在150-300转每分钟，硬岩取低值，软岩取高值；第二，钻压应根据钻头直径和岩石抗压强度计算，每毫米直径施加压力约0.3-0.5千牛；第三，冲洗液泵量需保证孔底岩粉及时排出，一般控制在30-50升每分钟。根据规范第5.3条，回转钻进时回次进尺不得超过岩芯管长度，且不得超过2米。冲击钻探适用于覆盖层、破碎带及强风化岩体。操作要点包括：冲程高度控制在0.5-1.0米，冲击频率保持40-60次每分钟；钻进过程中需定期提出钻具清理孔底沉渣，每钻进0.5米进行一次清孔；取样时应采用冲击取样器，锤击次数不少于15次，确保样品原状性。对于地下水位以下的砂层，需采用跟管钻进技术，防止孔壁坍塌。振动钻探在砂砾石地层中具有高效优势，但需严格控制振动频率和振幅。频率通常设定为15-25赫兹，振幅不超过5毫米。振动钻进易导致孔壁扰动，因此必须全程套管护壁，套管跟进速度应与钻进速度同步。根据施工经验，振动钻探深度不宜超过30米，否则孔斜难以控制。工艺选择决策应综合评估地层条件、取样要求、工期限制和成本预算。对于复杂地层，可采用组合工艺，如上部覆盖层用冲击钻进，下部基岩改用回转钻进。工艺变更时需记录变更位置、原因及新参数，并由技术负责人签字确认。三、钻探作业流程与过程控制钻探作业需遵循标准化流程，每个环节都有明确的技术要求和操作规范。孔位放样是首要环节，平面位置偏差不得超过0.1米，高程误差控制在0.05米以内。使用全站仪或GPS-RTK进行定位，放样后需设置护桩，护桩应位于孔位3米以外且不易被破坏的位置。开孔前需复测孔位坐标，确认无误后方可埋设孔口管。开孔作业需埋设长度不少于2米的孔口管，管径应比开孔钻头大20-30毫米。孔口管周围用水泥砂浆固定，养护时间不少于24小时。开孔时应采用小直径钻头轻压慢转，钻进深度达到孔口管长度后方可正常加压。根据规范第6.2条，开孔阶段每钻进0.5米需测量一次孔斜，垂直度偏差超过0.5度时必须纠斜。钻进过程控制是质量保障的核心。操作人员需实时监测钻压、转速、泵压和返水情况，发现异常立即停钻处理。每钻进一个回次需测量孔深，误差控制在0.1米以内。岩芯采取率是关键指标，完整岩层不低于85%，破碎岩层不低于65%，若连续两个回次未达标，必须调整钻具组合或改进工艺。记录员需同步填写钻探班报表，内容包括回次编号、进尺、岩芯长度、残留岩芯、孔深、钻探参数及异常情况。取样与编录需遵循"及时、准确、完整"原则。岩芯取出后应立即清洗、编号、装箱，防止顺序错乱。取样位置应避开节理密集带和严重破碎段，样品长度一般为0.5-1.0米。编录工作应在现场完成，描述内容包括岩石名称、颜色、结构、构造、风化程度、节理裂隙发育情况及RQD值。对于软弱夹层、断层破碎带等特殊地质现象，需绘制素描图并拍照存档。四、质量检验与缺陷处理钻探质量检验贯穿施工全过程，重点监控孔深、孔斜、岩芯采取率和记录完整性四个指标。孔深检验采用钢尺丈量法，每钻进10米和终孔后各校验一次。丈量时需考虑钻具伸长量和孔内残留岩芯，计算式为：实际孔深=钻具总长-机上余尺-孔内残留岩芯。深度误差超过0.2%时必须重新测量，查明原因。孔斜控制是深孔钻探的难点。规范第7.1条规定，深度小于100米的钻孔，顶角偏差不超过1度；深度100-300米的钻孔，偏差不超过1.5度。孔斜测量采用测斜仪，每钻进50米测量一次，终孔时必须测斜。若发现孔斜超标，可采用扩孔纠斜或回填重钻处理。扩孔纠斜适用于偏差小于3度的情况，需使用锥形钻头在偏斜段反复扫孔；回填重钻适用于严重超标孔段，用低标号水泥砂浆回填后重新钻进。岩芯采取率不达标时，应分析原因并采取针对性措施。若因钻压过大导致岩芯破碎，应降低压力并增加冲洗液量；若因钻头不匹配导致磨耗严重，应更换金刚石钻头或复合片钻头。对于易冲刷地层，可采用双层岩芯管或绳索钻进技术，提高取芯质量。记录完整性检查需核对班报表、岩芯编录、测斜记录和取样清单的一致性。发现记录缺失或矛盾时，应立即追溯原始数据，必要时重新测量或补取样品。所有记录必须在施工当天完成，严禁事后补记或涂改。五、安全防护与事故预防钻探作业属于高风险施工，必须建立完备的安全管理体系。人员防护是首要任务。根据《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011规定，作业人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、防尘口罩和防滑鞋，高处作业时须系安全带。钻机操作手需经过专业培训并持证上岗，严禁酒后操作或疲劳作业。现场应设置安全警示标志，非作业人员不得进入钻探区域。设备安全防护需每日检查。开机前必须检查钻机底座稳固性、钢丝绳磨损程度、制动器灵敏度和防护罩完整性。钻机运转时严禁进行维修保养，传动部位必须安装防护罩。用电设备必须接地良好，配电箱设置漏电保护器，电缆线架空高度不低于2.5米。雷雨天气应立即停止作业，切断电源。孔内事故预防需重点关注卡钻、埋钻和涌水。卡钻多发生在破碎带或缩径段，预防措施包括：控制钻进速度、及时清理孔底岩粉、保持冲洗液循环畅通。埋钻通常因孔壁坍塌造成，需采用优质泥浆护壁，坍塌严重时立即提钻并灌注水泥浆固壁。涌水事故在水利水电工程中较为常见，遇承压水时应立即停钻，安装孔口防喷装置，测量水压和水量，必要时进行压水试验。应急预案应针对火灾、触电、坍塌和中毒事故制定。现场须配备灭火器、急救箱、担架和氧气袋，作业人员需掌握基本急救技能。发生重伤事故时，应在10分钟内启动应急响应，30分钟内将伤者送至最近医疗机构，并在1小时内上报主管部门。六、环境保护与文明施工钻探作业对环境影响主要体现在泥浆排放、噪声污染和生态破坏三个方面，必须采取有效防控措施。泥浆处理是环保重点。根据《水污染防治法》相关规定，钻探泥浆不得直接排入河流、湖泊或农田。现场应设置泥浆循环池和沉淀池，循环池容积不小于单孔泥浆用量的1.2倍，沉淀池应设置三级沉淀。废弃泥浆需进行固化处理，添加水泥和固化剂后运至指定弃渣场。对于环境敏感区，应采用环保型泥浆，减少化学添加剂使用。噪声控制需遵守《建筑施工场界环境噪声排放标准》GB12523规定，昼间噪声不超过70分贝，夜间不超过55分贝。钻机应安装减震垫，柴油机排气管加装消声器。在居民区附近作业时，夜间22时至次日6时应停止高噪声作业，必要时设置隔声屏障。废弃物分类处置要求严格。岩芯箱、包装材料等固体废物应集中堆放，定期清运至垃圾处理站。废机油、废液压油等危险废物须用专用容器收集，交由有资质单位处置，不得随意倾倒。钻探结束后，应对场地进行清理平整，恢复原有地貌植被。生态保护措施在水源保护区尤为重要。钻孔位置应避开珍稀植物和动物栖息地，施工便道尽量减少对地表植被的破坏。完工后需对临时占地进行生态恢复，种植本地适生植物，恢复周期不少于一个生长季。七、特殊地层与复杂条件应对水利水电工程常遇到特殊地质条件，需采用针对性技术措施。破碎带钻进是常见难题。遇断层破碎带时，应采用小口径钻头、轻压慢转、短回次钻进，回次进尺控制在0.5米以内。冲洗液需提高黏度和切力，防止孔壁坍塌。若破碎带宽度超过5米，应采用套管隔离或水泥灌浆固结后再钻进。岩芯采取率要求不低于60%，否则需采用双管钻具或绳索取芯技术。涌水涌砂处理需迅速果断。发现孔口返水异常增大或夹带砂粒时，应立即停钻并测量水位。对于承压水，需安装防喷装置，控制水压力不超过装置额定值的80%。涌砂严重时，应投入黏土球或水泥浆封堵，待稳定后再行钻进。根据工程经验，涌水处理时间不宜超过24小时，否则易导致孔壁失稳。卡钻事故处理应遵循"提、打、震、泡"四字原则。首先尝试强力提升，提升力不超过钻具屈服强度的70%；无效时采用吊锤冲击，锤重控制在500-1000千克；仍无法解卡可注入柴油或解卡剂浸泡，浸泡时间不少于12小时。处理过程中需保持孔内冲洗液循环，防止事故扩大。若以上方法均无效，可考虑侧钻绕障或报废孔段。孔内