关于定向技术在水电站引水系统斜井施工中的应用

关于定向技术在水电站引水系统斜井施工中的应用

侯阿龙

中铁七局集团第三工程有限公司   陕西省 西安市 710000

摘要：水电站是我国现代社会经济发展建设的基础性工程，在我国各个领域行业和人们日常生活中均有着十分重要的意义。对水电站进行建设，需要做好引水系统施工。其中，开展水电站引水系统施工中可采用斜井施工方式。但同时，斜井施工也具有较大的系统性和复杂性，存在多个环节和多道工序，受到多方面因素的影响，从而造成质量安全隐患。对此，还需要做好定向技术在水电站引水系统斜井施工中的应用。其中，重点把握工程的实际情况、特点和目标需求，整理各项影响因素，针对性制定定向技术的应用方案，达到更理想的工程建设效果。

关键词：定向技术；水电站；引水系统；斜井施工

引言

目前，伴随着我国现代社会经济的不断发展，客观上促进了水利水电工程的建设。在水电站中，引水系统是十分重要的组成部分，其构成包括但不限于压力管道、引水管道、尾水出口、尾水隧道、进水口等多个方面。但同时，引水系统施工建设也有着较大的复杂性，需要切实做好设计优化，减低施工中的工程量，提高施工的经济效益。实践中，重点把握工程真实情况，在水电站引水系统斜井施工中合理应用定向技术，以此来提高整体施工建设效果，实现预期发展目标。

一、定向技术在水电站引水系统斜井施工中的应用意义

第一，对比传统模式下应用阿里马克爬罐法进行施工，应用定向技术采取定向钻斜井施工方式，更有利于优化工程中的作业环境，更有利于实现工程的安全管理。同时，在开展斜井偏斜控制的过程中也能够达到更加智能化的效果。

第二，以刚果（金）布桑加水电站引水隧洞为例，通过合理应用定向技术在斜井施工中，客观上提高了偏斜率控制的效果，其数值能够达到0.13‰，也为后续施工作业的开展创建了有利条件。

第三，以刚果（金）布桑加水电站引水隧洞为例，组织专业人员进行1号斜井应用定向技术完成定向孔贯通作业后的狗腿度变化分析，能够在后续开展工程中扩孔施工中，为相关部门的控制优化提升参考和借鉴。同时，在后续开展2号定向孔施工作业的过程中，也能够为其提供经验方面的有效指导。

二、水电站引水系统斜井施工类型

水电站引水系统建设是一项十分系统且复杂的工程，在工程中往往会涉及到多方面内容，受到诸多因素影响。同时，分析工程中的每一个环节和每一道工序，彼此之间也伴随着不同的施工要求。其中，斜井施工是水电站引水系统施工中的重要内容。但是在斜井施工中也伴随着常见的四道工艺，包施工斜井、高压管道斜井、泄洪洞斜井、电缆等位置斜井等。

第一，施工斜井。在进行施工斜井处理中，施工人员需要做好斜井的挖掘处理，并在进行斜井挖掘期间，能够对其斜度做好控制，一般设置斜度数值在25°以内，并同时针对断面直径进行控制，然后采用从上到下的施工方向。

第二，高压管道斜井。在高压管道斜井施工建设中，施工人员需要对斜度进行控制，设置斜度数值在40-60°之间，但特定情况下也允许斜度在40°以内。同时，针对斜井的断面直径进行控制，确保其小于7.5m，同时最大直径也要控制在7.5-9m之间。之后，在高压管道斜井施工中，同样需要施工人员做好斜井的周围设施通道处理，为运输创造便利条件。

第三，泄洪洞斜井施工。泄洪洞斜井施工中，对斜度进行控制，其数值一般在30°以内。然后对比其他类型的斜井，泄洪洞斜井的断面尺寸要更大，并在其中建设有完善的运输通道。

第四，电缆与通风处斜井施工。施工中，一般采取小面积的断面面积。

三、定向技术在水电站引水系统斜井施工中的应用措施

水电站引水系统斜井施工中应用定向技术进行处理，施工人员在确保设备准备完毕后，需要对设备的位置进行固定，对设备的钻孔角度进行校核，并针对方位角、井斜角进行控制，保证其误差能够在0.1°以内。之后，在正式开钻操作前，施工人员也需要针对安装的角度进行再次复核，经过复测确保其未出现误差，可对钻头与钻具进行检查，然后再进行开孔钻进处理。同时，在实际施工中，也需要考虑到各项影响因素，包括无线随钻测斜以工作机制的影响，钻头的影响，纠偏螺杆的影响等。施工人员需要使用钻杆和钻机先行对角度进行固定，然后在完成了30米的钻进操作后，再对无线随钻测斜仪进行安装。

在完成了30米的钻进操作后，对钻头和钻杆进行提出。之后，施工人员需要应用有线的陀螺测斜仪对钻孔的偏斜进行测量，并对无线随钻测斜仪进行安装，然后在进行有线测斜仪测量中，针对其中的数据参数进行纠偏处理。

在继续钻进操作的过程中，施工人员在每完成一根钻杆的钻进处理后，都需要针对无线随钻测斜仪进行一次偏斜测量处理。之后，获取到精准的测量数据信息，并结合测量数据信息对狗腿度进行计算，然后结合最大限制判断狗腿度是否在范围内。同时，通过对无线随钻测斜仪测量数据的应用以及开展狗腿度的大小分析，也能够判断是否需要进行纠偏处理。另外，在每完成50米钻进后，施工人员需要对钻杆进行提取。之后，通过对有线陀螺测斜仪进行应用，针对此前使用无线随钻测斜仪测量所得到的数据信息进行复核校对。最后，施工人员再针对钻头的磨损情况、钻杆的磨损情况进行检查，以及同时做好钻孔内部的摄影工作，对岩层的变化情况进行勘察。

不过从实际情况来看，应用无线随钻测斜仪开展测量工作，所得出的数据信息结果往往不能够针对钻头孔中钻孔的真实偏斜情况进行反馈。因此，这就需要施工人员在开展钻孔操作期间，能够切实把握好无线随钻测斜仪的数据信息测量情况，以此来对偏斜的情况进行判断。之后，获取到测量的坐标数据信息，结合坐标数据信息完成对孔轨迹三维图的绘制，从而对测点位置的变化进行观察，对钻头的钻进趋势进行判断。

施工人员在开展纠偏操作的过程中，需要将狗腿度的变化作为控制的重点内容，尤其是保证在纠偏的过程中能够以平滑的曲线来完成定向孔的钻进，从而防止出现纠偏过快的问题，以及因为纠偏过快导致的狗腿度过大变化。同时，在开展钻进的过程中，施工人员也需要针对纠偏的效果进行分析，需要针对其中没跟钻杆的钻进进行1米纠偏处理和2米钻进处理。如此一来，在定向孔钻进的过程中，其轨迹也能够达到更理想的效果，一定程度上防止了在狗腿度出现极具变化的情况，也能够提高定向孔轨迹的整体平滑性。

施工人员开展钻进操作，在完成了120米的钻进处理后，需要针对导向测斜仪进行安装，然后利用有线测斜仪完成对该位置偏斜情况的复核。之后，对后续36米需要进行纠偏的偏差值进行计算。通过采取以上处理方式，更有利于保障狗腿度，更有利于做好偏斜控制，然后实现在下弯段对磁导向信号接收装置的安装处理。

最后，施工人员需要针对实测的狗腿度进行计算，并将计算获得的结果数值同狗腿度的最大限值进行比对分析。通过以上计算、分析、比对，判断在具体钻进深度中是否出现了狗腿度超出预定限制的情况，然后对其对应的深度进行确定。之后，在实际施工中开展该位置的反复扩刷处理，对狗腿度进行改善，提高定向技术在水电站引水系统斜井施工中的应用效果。

结束语

综上所述，在现代水电站中，引水系统是十分重要的组成部分。通过做好引水系统的设计优化，更有利于降低施工工程量，更有利于提高工程建设的质量与效益。实践中，要求具体分析水电站引水系统情况，在斜井施工中针对性应用定向技术，实现理想工程建设目标。

参考文献：

[1] 王慧锋,胡兴汉. 定向技术在水电站引水系统下斜井施工中的应用 [J]. 人民长江, 2019, 50 (S1): 196-198. 

[2] 蒲朝阳,袁辉,邓昀等. 定向钻进技术在水电站竖井开挖中的应用 [J]. 西北水电, 2017, (05): 43-46.

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