水利水电工程大顶角超深斜孔钻探技术与实践
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1.2 我国跨江勘探技术应用现状简述

水利水电系统开展跨江勘探已有40多年的历史,在跨江勘探工作上积累了比较丰富的实践经验。跨江勘探技术主要有跨江勘探钻船、跨江勘探平洞与跨江勘探斜孔。

1.2.1 跨江勘探钻船

按结构,跨江勘探钻船一般可分为单体式、双体式、船舷或船艄伸出式;按航行方式,跨江勘探钻船可分为自航式和拖航式。上述跨江勘探钻船在水利水电工程跨江钻探上都有应用,其优点有:

(1)机动性强,一旦工况变坏,可及时返航进入避风港。

(2)钻孔浅时,转移孔位方便,一次出航可以完成一批钻探任务。

(3)施工速度快,节约施工期,成本较低。

下面是一些之前用的水上勘探船:

(1)小型自航式单体勘探船。这种勘探船(见图1-1)一般是用载重量适当的船只改装而成。船体前后远近锚各4只,有时浅孔只抛2只。船上装2台旋臂吊车,前部为钻杆台(排架),中心为钻机(井架为起落式,航行时放到),船尾为生活间和仓库。勘探水深可达70~100m。

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图1-1 小型自航式单体勘探船

1—船体;2—吊杆;3—锚绳;4—钻杆台;
5—钻机;6—生活间、仓库;7—井架

(2)自航式600t单体勘探船。该勘探船是浙江水文队用600t海运货轮改装而成的。主要用于三角洲、海岸带、滨海第四纪地质调查勘探。

该勘探船在主舱底部开一通孔,加设法兰,安置导向管,作为隔水套管的通路,如图1-2所示。如施工完毕,退回租船前将导向管卸下,加一盖板与下法兰连接即可。

(3)勘407D自航式单体钻探船。该船是地质矿产部上海海洋地质调查局(现上海海洋石油勘探开发总公司)1984年设计改装的钻探取样船(见图1-3)。

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图1-2 主舱底通孔结构示意图

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图1-3 勘407D自航式单体钻探船

1—船井;2—钻机;3—泵;4—搅拌器;5—黏土库;6—工具间;7—钻杆架;
8—锚机;9—导缆加;10—分析室;11—硅油泵;12—硅油箱;
13—蓄能器;14、15—泥浆池;16—锚;17—锚架

勘探船采用四点锚泊定位。甲板尾部装2台10t锚机,供抛2个2t尾锚,锚缆长各1km,直径30mm。尾舷二角各安装2个导缆架及导缆滚筒,引导锚缆下抛角度,尾下部各安装2个三脚架存放尾锚。首锚则利用船上现有的双筒锚机抛两个锚链锚,锚重1.25t。锚链直径37mm,链长由原来的10节加长到15节,共375m。该船在工作水深90m左右打一口30m深的钻孔(包括抛锚、定位、钻探、取样等),全部作业时间一般可在12h之内;而在工作水深30m左右打一口30m深的钻孔,全部作业时间在5h之内。

(4)拖航式勘探船。拖航式勘探船可分为拖航式单体勘探船和拖航式双体勘探船,相对于拖航式单体勘探船,拖航式双体勘探船具有较强的抗风浪、抗水流等因素影响的能力。在拖航式勘探船的顶面四角,一般各备绞车1台,用于锚稳定位,锚位沿钻船对角线方向。拖航式勘探船如图1-4所示。

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图1-4 拖航式勘探船示意图

1—钻塔;2—钻机安装平台;3—泥浆;4—钻船

拖航式勘探船主要用于河水较深、流速快、波浪大、钻孔较深、地层复杂、地质要求孔径大的工程地质勘探。拖航式单体勘探船和拖航式双体勘探船的定位方式基本相同,受钻孔深度、水流急缓、河面宽度等影响,要求锚钩重量大;如河面不太宽时,使用缆绳更牢靠;如在岸边,也可使用缆绳撑杆相结合的方法。

1.2.2 跨江勘探平洞

如前所述,国内曾经采用过河平洞或河底竖井的坝址共有14座,大多数都是20世纪70年代以前实施的。近30年来,采用这种勘探方法的仅有黄河大柳树水利枢纽、红水河龙滩水电站、金沙江溪洛渡水电站和向家坝水电站等4个工程。从现在的工程经验和勘探技术水平出发,过河(江)平洞这一勘探方法已经很少采用。

1.2.3 跨江勘探斜孔

近40年来,跨江勘探斜孔技术在查明大型河流顺河断层特性方面也有应用。例如,雅砻江官地水电站就是利用两岸向河床交汇斜孔查明重力坝坝基无顺河断层分布的;缅甸伊洛瓦底江上游流域某水电站通过运用55°大顶角双向成对跨江斜孔钻探技术,查明了顺河分布断层的宽度、组成物质、工程性状等。

综上所述,近40年来,我国跨江勘探技术已经由跨江勘探钻船、跨江勘探平洞,向跨江勘探斜孔技术迈进,特别是大顶角超深斜孔钻探技术,它体现了我国勘探技术的进步。