精细钻孔技术在炸礁工程中的应用

中国中铁精细钻孔技术在炸礁工程中的应用周瑞杰肖彬刘宏刚中铁港航局集团有限公司中国中铁—1—内容提要一、概述二、精细化钻孔技术理念三、精细化钻孔技术的操作要点四、精细化钻孔技术的质量控制五、精细化钻孔的爆破效果六、几点看法中国中铁—2—1、水下钻孔特点（1）海底深水钻孔是在看不见、摸不着的条件下，操作在船上，钻孔在水下，无法直接观察钻孔情况；（2）受潮汐、风浪、紊流影响，易于产生孔位误差；（3）钻杆在深水，受轴压和水流冲击易引起钻杆变形，产生轴向误差；（4）钻杆在套管内钻孔，必须配备高风压空压机才能吹净套管内的泥砂和残碴，保证钻孔深度和质量；（5）海底地形、地质复杂，不可预见因素多，及时处理和解决钻孔中出现的问题难度大。2、大连港精细钻孔效果大连港炸礁工程，海底水深超过30m，流速1.4m/s，浪高5.0m以上，海底凸凹不平、岩石坚硬，我们采用精细钻孔技术，钻孔2.6万多个，钻孔总延米11.5万米，钻孔成孔率高达99.5%，较好的完成了大连港炸礁工程施工任务。一、概述中国中铁—3—二、精细化钻孔技术理念精细化钻孔技术以“精、准、细、严”为基本原则，通过钻孔过程的信息化、数字化、标准化，提升改造员工素质，强化衔接协作管理，从而从整体上提升水下钻孔的质量。海底深水精细化钻孔技术主要涉及以下几个方面：1、采用信息化数字测量定位技术定船位、机位、孔位；固定船台、钻机和重型套管；监控船位、机位和孔位，保证钻孔精度。2、采用重型套管（厚度20mm）并配以柱状扶正器，确保套管中的钻杆不受水流冲击作用。在严格按操作方法实施钻孔中，能有效的控制位于深水中较长钻杆变形、减少钻孔误差，保证钻孔精度。3、配备高风压钻孔机械，按“吹净泥（砂）、慢开孔、强吹碴、保孔深”的操作要领钻孔，保证孔深达标，提高成孔率。4、提高钻孔作业人员素质，钻机操作手按精细钻孔操作规程和操作要领进行作业，保证钻孔质量。中国中铁—4—1、工艺流程三、精细化钻孔技术操作要点中国中铁—5—2、建立信息化数字测量系统在施工区布设平面和高程测量控制网，在船台上安装海上施工定位软件，指挥钻孔船按设计坐标就位，监控钻孔船抛锚定位，同时升桩腿固定船体，根据当次施工期间可能达到的最大潮高，使船体升离水面合适高度，避免海浪冲击船体造成船体移位。做到船位“准”，船台“稳”。3、固定机位，下重型套管护孔在船台上移动钻机定机位，并用螺丝固定机位，下放重型套管护孔。根据岩面标高和钻孔平台的标高计算出岩面和钻孔平台之间的高度确定下放套管长度，保证套管一次直接进入泥沙层，防止水流冲击套管造成套管倾斜。为了增加套管的固定强度，采用1.2m长度的柱状扶正器，并加设一道固定环，使套管固定牢靠，套管到位后，利用钻机顶部加压装置对套管加压固定，克服水流冲击作用，确保孔位精”。三、精细化钻孔技术操作要点中国中铁—6—三、精细化钻孔技术操作要点4、钻孔操作要领海底深水钻孔操作要领：吹净泥沙，慢开孔，强吹碴，保孔深。首先要吹净套管内的泥沙，开孔时用小风压利用钻具自重慢开孔，保证孔口完整以利钻孔时排碴，并用强风吹净钻孔产生的石碴，确保钻孔深度达到设计要求，提高成孔率。5、钻孔操作技术按“注意检查、精确计算、仔细观察、正确判断”的操作方法实施钻孔作业，避免钻孔误差产生，以保证钻孔精度和孔深要求。注意检查：是指开机前要对钻机器具的运行状态是否良好进行全面检查；精确计算：是指吹泥沙后根据钻杆入水长度及平台标高计算出岩面标高，再根据设计底标高和超钻深度计算出实际钻孔深度；仔细观察：是指钻进过程中观察钻孔中排渣情况，分析钻孔效果；正确判断：是指海底礁石地质状况，确定相应钻孔方法，提高钻孔成孔率。中国中铁—7—三、精细化钻孔技术操作要点6、炮孔检查验收钻孔完成后，在炮孔内提升、下降钻杆，实施强力洗孔，吹净孔内残渣，然后提起钻杆，用测深绳丈量钻杆、用水砣检查炮孔深度。在确定炮孔底标高达到设计要求后，方可转移钻机。中国中铁—8—中铁港航工程局有限公司简介三、精细化钻孔技术操作要点中国中铁—9—三、精细化钻孔技术操作要点中国中铁—10—三、精细化钻孔技术操作要点中国中铁—11—三、精细化钻孔技术操作要点中国中铁—12—四、精细钻孔技术的质量的控制1、质量控制标准质量控制标准水下爆破钻孔施工质量控制标准执行《水运工程爆破技术规范》（JTS204—2008）和《水运工程质量检验标准》（JTS257—2008）。钻孔施工允许偏差为：钻孔孔位允许偏差控制在300mm以内，钻孔孔深误差控制在500mm以内。本工程实际孔位误差控制在200mm以内，孔深误差控制在300mm以内。中国中铁—13—四、精细钻孔技术的质量的控制2、质量保证措施（1）施工前检查工作工程开工前要对施工船机设备和钻具进行全面检查，确保处于的良好运行状态。（2）施工中相互监督检查施工过程中，加强施工监督工作。由钻工监督测量人员的船位位置是否准确；炮工监督钻机操作手钻孔孔位是否准备，炮孔是否达到设计孔底标高。施工中严格落实“自检”及”交接检”，严格按照设计要求施工，确保钻孔质量。（3）认真做好施工记录和交接班记录工作，出现问题时便于查找原因，以便及时改正。中国中铁—14—五、精细钻孔的爆破效果大连港30万吨级进口原油码头炸礁工程包括码头基槽、靠泊水域和港池三个水域的炸礁施工：施工水域地形、地质条件复杂；流急浪高；最深设计底标高为-28.0m，加上潮水施工水深达30多米；爆破施工难度大。在施工中采用海底深水精细化钻孔技术，钻孔2.6万多个，完成施工面积23.4万m2，工程量49.3万m3。水下钻孔废孔率降由3%低到0.5%以下，节约钻孔费用54.91万元。浅点率由5%降低至1%以下，节约扫浅费用145.19万元。实践表明：钻孔效率高，质量好，炮孔利用率高，改善了爆破效果，爆破后岩石块度和爆堆松散度满足清挖设备要求，提高了清挖效率。中国中铁—15—五、精细钻孔的爆破效果中国中铁—16—五、精细钻孔的爆破效果中国中铁—17—六、几点看法1、在施工区布设平面和高程测量控制网，采用GPS定位系统和RTK动态插分测量技术，对海底深水钻孔作业实行信息化数字管理，在钻孔过程中对“船位、机位、孔位”进行三位控制，确保船位“准”、船台“稳”、孔位“精”。2、采用重型套管护孔，防止套管在水流作用下移位，确保钻杆在套管内钻孔时不受水流冲击，保证钻孔精度控制在0.2m以内。3、配备高风压钻孔机械，按“吹净泥（砂）、慢开孔、强吹碴、保孔深”的操作要领钻孔，保证孔深达标，提高成孔率。4、提高钻孔作业人员素质，钻机操作手按精细钻孔操作规程和操作要领进行作业，是保证钻孔质量的关键。