[发明专利]一种高水头动水条件下采用纤维型加重泥浆的钻孔方法

说明书

本申请提供有一种高水头动水条件下采用纤维型加重泥浆的钻孔方法，包括：如下步骤：在孔口处设置孔口封闭装置，启动钻机钻孔；当钻孔深度达到第一预设深度时，泵入纤维型加重泥浆同时监测其回浆量和回浆比重，继续钻孔；当纤维型加重泥浆的回浆量降低10‑30％或回浆比重降低20‑30％时，切换泵入低强度灌浆材料同时监测其回浆量和回浆比重，继续钻孔；当低强度灌浆材料的回浆量和回浆比重降低稳定于5％以内时，继续泵入低强度灌浆材料至预设时长后，切换泵入纤维型加重泥浆同时监测其回浆量和回浆比重，继续钻孔直至钻孔达到第二预设深度。

技术领域

本发明涉及一种高水头动水条件下采用纤维型加重泥浆的钻孔方法。

背景技术

泸定水电站位于甘孜州泸定县境内，大渡河干流中游，为大渡河干流规划调整推荐22级方案的第12个梯级电站，坝址距下游泸定县城2.5km。泸定水电站采用大坝挡水、右岸引水至地面发电厂房的混合式开发方式。水库正常蓄水位为1378.00m，总库容2.195亿立方米，具有日调节性能，装机容量920MW。

泸定水电站运行良好，单独运行时，多年平均年发电量为37.82亿Kw·h，装机年利用小时数为4111h。当与双江口水库联合运行时，泸定水电站多年平均年发电量为39.89亿kW·h，装机年利用小时数为4335h。但在运行期间，泸定水电站大坝下游河道右岸出现涌水，涌水点高程约1306m，涌水含砂。为保证泸定水电站采用大坝继续安全可靠的运行，亟待解决大坝下游河道右岸涌水点涌水涌砂的问题。

根据专业分析，泸定水电站现在的地质条件与调查报告中相比已经发生了重大变化：1200m高程以上已经进行了混凝土防渗墙施工；1200m以下虽没有防渗墙，但也进行过灌浆，与地层的原始状态也有一定差别。而在泸定水电站的灌浆过程中，灌浆孔共设计有三排，墙内两排，下游一排。从实施情况看，墙内的两排孔因在预埋管内实施，而预埋管垂直度往往不佳，相当多的预埋管钻孔都难以进行。所以，实际上，完全可依赖的钻孔只有一排，即防渗墙下游侧新布的一排灌浆孔。

下游排灌浆孔有以下几个特点：第一，垂直方向上通透，可由廊道底板的1311m完全穿透155m覆盖层至1156m，起钻后，下设套阀管后可从管中继续钻进至基岩相对不透水层，实现全孔全段次灌浆，而墙上两排是在预埋管中进行的，只能对墙下(1200m)进行灌浆，对1200-1311间的111m不起作用；第二，该排孔遇到的各种地层是经过防渗墙和原来的墙下帷幕灌浆处理过的，与原始的地质状态有着很大不同，因此灌浆前对受灌部位和受灌体的实际状况没有办法进行判断，这就需要一种在任何地质条件下均能获得满意效果的灌浆方案。另外，该方案能在一定程度上起到检验的作用，而该检验应当与工程实际运行状况形成较好的衔接。

经具体研究分析：泸定水电站已蓄水，坝顶高程1385m，正常蓄水高程1375m左右，按正常情况，覆盖层补强应在坝顶实施。但是，事实上不能这样做。原因有两个，其一是坝体防渗体结构中包含廊道，造成坝体防渗和坝基防渗之间的分离，其二是覆盖层最深处在1156m左右，从坝顶实施时须覆盖层钻灌230m左右，以目前的技术能力不能满足要求。所以，在灌浆廊道内实施补灌是唯一可行的方案，但灌浆廊道底板高程为1311m，承受的水头为60-70m，因此防止涌水涌砂成为大坝安全运行的关键，绝不能出现问题，甚至可以说，可以不进行补强灌浆，也不能大量涌砂。

之前，在灌浆廊道内进行过三次孔口封闭法灌浆，均以失败告终，说明该技术方案有内存缺陷。其原因有三。第一，孔口封闭法为全孔受压，无法针对特定段次进行精准灌浆，因此效果很差；第二，重复扫孔工程量太大，特别是100m以上深孔段，往往因原孔内水泥结石比孔壁地层更完整而扫偏，极大影响了钻孔的效率；第三，当时所选用的灌浆材料为常规水泥基浆液或普通膏状浆液，其抗动水能力差，胶凝时间较长，故留存率很低，固结后性能很差，在动水长期持续冲刷下，最终被彻底破坏，大坝运行数据中的刚刚灌完时下游渗水量先减小而后增大即与此密切相关。