内河水上工程地质钻探平台的钻孔定位

内河水上工程地质钻探平台的钻孔定位刘映 隋玉明 曾务农(江西省交通设计院 南昌 330002)摘 要： 通过袁河大桥的工程地质勘察，本文详细阐述了水上钻探平台的搭建和钻孔的放样 定位及其对勘察效果的影响。关键词：工程地质；岩土工程；平台；钻孔定位；勘察效果；误差GMGMB =aGM-aGF-后锚4锚 3 -边锚图2 深水抛锚示意图0前言勘测作为整个高速公路建设过程中起着关键作 用的环节，其质量的好坏，直接影响后续地设计及 施工，而钻孔位置的准确确定又是保证整个勘测质 量的前提。对于质量要求高的大、中桥水上钻探， 孔位的准确性更显得尤为重要，其中水上钻探平台 地选择也会直接影响到施工的顺利进行，因此，本 文通过对昌金高速公路中袁河二桥工程地质勘察中 钻探平台的选择及钻孔放样定位，阐述了水上钻探 平台的搭建及产生水上钻孔定位误差的因素，并对 如何减小误差提出了自己的见解。1 钻探平台的搭建工程地质勘察水上钻探平台一般搭建在漂浮钻 场上，采用船、油桶筏、竹或木筏，其中以船为主 船的吨位需根据水文情况、钻孔深度及钻进设备等 确定。高速公路内河工程地质钻探一般采用双船并 联的方法，钻探平台布置在钻船的中间，平台的枕 木要固定在各单船的支架上，使船各部受力均匀。 2 钻孔定位2.1 影响钻孔定位的因素影响内河工程地质钻探孔位的准确性，主要有 场地的水文条件、钻场的稳定性、员工操作熟练程 度、测量仪器的精度以及气候等。2.2钻孔平面测定方法内河水上钻孔平面放样定位的方法较多，常见 的有非坐标放样中的线尺标杆法及极坐标放样法。 为了高效准确定位，一般采用极坐标法(见图1)。图t水极坐标R示意图仪具体方法如下：欲确定纟告定了座标的M (x ,my )点，利用已知的控制点G (x , y )和已知方位m m m角a的边作为极点和极轴，计算极角即GM与GF的GF夹角B，极距即G与M的水平距离D，则通过测设GM极角和极距D标定M点。极轴的方位角a可利用GMGF给定的控制点坐标G (x , y )和F (x, y)计算得GG到。有关数据的计算如下：a = tan-iyy / xx = tan-iAy / AxGFF G F GGFGFa =tan-1y-y/x-x=tan-1Ay /AxGMM G M GGMGMD =(Ax2 +Ay2 )1/2GMGMGM2.3 钻孔定位操作根据已知控制点G,F的和待测定点M的坐标, 利用以上公式计算a (控制点可视场地情况在G、GFF点之间互换)、a和a、以及D，然后利用红外GMGFGM测距仪，大致确定M点，将钻场移至M点，利用 机动船只打好如图2所示的前锚和后锚四个铁锚， 铁锚离M点的距离应大于50m,最后钻场上的人员 通过通讯设备和控制点联系，通过对前锚和后锚 长度的调节调整钻场的具体位置，将钻探平台中 钻机机头的位置缓慢移至规范所允许的误差范围 内，在调整过程中，控制点应随时将钻场上的钻探平台位置通知钻场上的人员，以便根据情况调整锚绳长度而固定钻场，具体抛锚位置见图2。3工程实例分析昌金高速公路的袁河二桥钻探工期短，桥位地 层结构复杂、岩性变化大，为了高质量的完成桥的 勘察，根据大桥的水文条件和勘察要求，采用了双 船搭建钻场极坐标定位法。3.1建筑场地概况袁河二桥位于冲洪积平原，河床宽约200m，水 流流速为1M/S，水深23m,河底堆积砂砾石层， 厚度为 5m 左右。3.2 前期勘察概况受工期影响，首先采用传统的钻塔法，将钻塔 加工成高 3m 的三角悬吊型，直接在水上施工。已经 施工的钻孔，都存在孔位偏差大的情况，一般偏移 设计孔位23m,最大可达5m,此外，钻孔定位采用 皮尺丈量，难度大且耗时，钻塔水中移动困难且危 险，有的深水位钻孔无法施工，且钻探易受天气的 影响，钻具需要来回搬动，工作人员劳动强度大， 地质勘察资料不准确。3.3钻场的选择和钻孔定位考虑到建筑场地的交通及水文情况，决定采用 双船搭建钻场极坐标定位法，双船均采用15t的动 力铁船。根据上面计算公式，M点极坐标测定计算 成果见表 1，从表 1 可知，该方法明显提高了孔位 精确度，误差符合规范要求。钻孔测定计算成果表I表1点 号设计坐标测放点实际坐标误差(m)控制点GX=3079828.909Y=469659 775控制点FX=3079780.296Y=459979 186测放点MX=3079793.305Y=469685 592X=3079793.302XmY =469685 51 Y轴：+(-)0.003 轴；+ (-)0.0753.4 勘察效果传统钻塔和双船漂浮钻场的对比见表2 采用该 方法后，勘察工作可全天侯进行，所有的钻孔均可 施钻，钻孔孔位误差精确至0.1m，钻孔放样与平台传统钻塔和双船漂浮钻传统钻塔j场的对比表2.双船钻场勘测 时间受降水的影响大，工作日内的 作业时间短-工期长。可以全天候的进行， 轮班制钻探，工期短。操作性操做比较困难-比较危险操做简单，比较安全。劳动 强度员工劳动强度高，体能消耗大劳动强度小,往返距离小，勘察钻具起吊难度大，岩芯破碎且 易于壬失,编录人员工作困难钻具起吊方便，钻探岩芯 完整利于判别其他W J A 丿、，-/11UV 一- 1 1 1 1 1 J-L*部分深水钻孔无法施工。丿 L* 1 r. 1 -J -J / J 丿J J v 河床中所有钻孔均可施钻的移动耗时大大削减，操作人员劳动强度小。(具体对比见表 2)3.5 误差分析从以上分析可知,钻孔定位误差受多种因素的影 响，为了尽量减小误差，控制点仪器应在钻探过程 中一直处于监控状态中，随时检测孔位的变化。通 过对各种影响因素的分析和采用权重打分的办法 , 各种影响因素对孔位的影响见图3。通过双船搭建钻场极坐标定位法，袁河二桥工 程地质勘察结果准确，勘察过程经济安全，没有出 现任何孔内事故和安全事故，钻具消耗小，从该工 程钻探得知，钻场的选择应建立在认真分析场地水 文情况的基础上，尽量避免在阴雨天气作业，在测 放同一点时，应把两个已知点分别作为置仪点进行 测放，然后将两种结果进行对比验证。在测放过程 中随时进行监测，最大程度地减小各种影响因素所 引起的误差。此外，漂浮钻场可以重复使用，极坐 标定位效率高，精度高，材耗小，且施工安全，其 优点十分明显。参考文献：1 郭绍升钻探手册M.北京：中国地质大学出版 社,1993,22 李源明测量学M.北京:地质出版社,1991,93 常士骠 工程地质手册M.北京：中国建筑工业出版 社,1992,2.