江河上勘察钻孔定位及孔口高程测量方法探讨
徐晓宇*
【摘 要】摘 要:针对江河钻孔定位和水底高程测量误差的影响因素和难点分析,根据现场水上的钻孔分别制定了较详细的对策。探索出用“平行四边形法”确定钻孔位置,用“测绳放入套管中测量管顶至水底的距离来确定钻孔孔口高程”的方法,均达到了预期目标及相关规范要求。 【期刊名称】西部探矿工程 【年(卷),期】2011(023)002 【总页数】2
【关键词】关键词:钻孔定位;高程测量;勘察
勘察是设计的基础,设计是工程的灵魂,勘察在整个工程建设过程中起着关键作用,其质量的好坏,直接影响后续设计及施工,而钻孔位置的准确确定又是保证整个勘察质量的前提,尤其是对于质量要求高的重要工程水上钻探,孔位的准确性更是显得尤为重要,同时江上钻孔孔口高程的准确测量也直接影响相应钻孔的勘察质量。但在实际勘察施工中,往往测量得出的钻孔孔口高程比实际高程低,造成地层层位标高不准,影响了工程设计和工程施工。为了解决江河上钻孔定位及孔口高程测量误差大的问题,结合我院承担的广州市轨道交通四号线和二、八号线延长线详细勘察中部分水上钻孔的勘察要求及有关的规程、规范,制定科学的水上勘察施工工艺流程,组织过硬的勘察施工队伍,选择“江河上勘察钻孔定位及孔口高程测量方法”作为研究小组的课题,确保了江河上勘察钻孔的定位及高程测量的较高精度。
1 分析问题并确定主要原因
以往,在江河上进行勘察施工时,孔口高程测量的惯用方法是直接通过绳索悬吊重物后投于河底,量测水面以上绳索的长度即计为水深。连续记录三次量取结果,将其平均值计为该孔位处水深,再量取水面至套管口的距离,即计为套管口至钻孔孔口的深度,并由此算得钻孔孔口高程。但是通过对广州地铁四号线和二、八号线延长线现场江河上钻孔孔口高程结果的检查,发现每次测量的结果相差较大,而且与设计总体提供的地面线标高资料有一定的差距,多次测量的最大误差达2m以上。针对这一情况,进行了认真的分析和研究。通过分析、研究和反复的试验,认为造成测量结果不一致主要是由于水的流速及其粘滞性对绳索的影响产生偏移而带来的误差。水深测量可以用一个直角三角形的三条边来分析,三角形的顶点代表水面,从水平垂直于河床为三角形的一条直角边,这条直角边为水面到水底的实际深度。但由于受水流、潮汐、风力影响及钻探船的漂移,缚有重物的绳索往往不能与河床垂直,绳索代表了三角形的斜边,而斜边是永远大于直角边的,故每次测出的水深均不同,而且均大于实际水深。因此,有必要探索一种简便实用且精度较高的方法在现场量测江河水深,从而得到孔口高程。
2 制定对策措施
2.1 江河上钻孔定位方法及措施
江河上钻孔定位是非常重要的一项工作,平面定位精度要求很高。由于轨道交通工程中,钻孔定位是依据设计轨道线来确定的,一般将钻孔设计在左、右轨道线的外测3m处。若钻孔定位不准,将钻孔正好布置在轨道线上,则钻探孔将给地铁隧道施工留下了巨大的隐患。因为勘察钻孔施工完后必须对钻孔进行封孔,但水上钻孔的封孔,很难达到封孔要求,如果水上钻孔封孔质量不高,当地铁隧道施工到达钻孔位置时,未封好的钻孔将成为江(河)水体进入隧道的通道,将严重危及隧道
施工安全。因此,水上钻孔平面定位是水上勘察工作的一个重点。 水上钻孔定位的具体对策措施是:
(1)选用高精度的全站仪,40t的水泥船,船锚要足够长,并有多个不同方向的备用锚,钻探平台需固定在船头的一侧,视线必须良好;
(2)将全站仪摆放在岸上,在同岸上一定距离处设定对向点,用极坐标法预先计算好钻孔的位置(见图1);
(3)综合水流速度、钻探船的速度,采用平行四边形法确定钻孔的位置(见图1); (4)当钻探平台上的钻机主轴到达设计位置时,迅速调整各锚的长度,直至使钻机立轴正好处于设计钻孔位置,并复测钻机立轴坐标;
(5)钻机机台人员迅速将146套管打入河床中,套管打入河床深度约为2.0m,固定套管,并量测套管的垂直度。当套管不垂直时,则通过调整各锚索的长度使套管垂直。
2.2 钻孔孔口高程测量方法及措施
(1)当钻孔平面位置确定后,测量工程师用全站仪准确测量146套管顶的坐标和高程,船上测量人员则将吊有重物的测绳放入146套管中(这时测绳不受水流的影响),准确量测套管顶至水底的距离,反复量测3次,计算其平均值; (2)钻孔孔口(水底)高程=套管顶高程-套管顶至水底的距离。
3 对策措施实施效果检查
依据上述方法,制定的对策措施均得以实施,同时取得了较明显的效果。通过广州地铁四号线和二、八号线延长线的现场江河上钻孔的实践检验,运用上述实施对策对江河上钻孔的准确定位及河底高程的即简便实用又精度较高的量测,钻孔平面位置误差小于0.30m,钻孔孔口高程测量误差小于0.20m,均达到了预期目标
江河上勘察钻孔定位及孔口高程测量方法探讨
