凍結法掘進井筒測量

凍結法掘進井筒測量是井筒通過含水沖積層時，所採用的一種特殊掘進方法。工作的主要任務是：標定鑽孔位置、測量凍結孔的偏斜程度、繪製凍結壁形成圖。

基本介紹

• 中文名：凍結法掘進井筒測量
• 外文名：Freezing method tunneling into wellbore measurement
• 學科：水利工程
• 領域：測量
• 套用：井筒通過含水沖積層時
• 工作任務：測量凍結孔偏斜程度等

簡介

凍結法鑿井是井筒通過含水沖積層時，所採用的一種特殊掘進方法。它的實質是：在井筒周圍打許多鑽孔，孔內插入凍結管，凍結管與地面冷凍站相連，使管內充滿不斷循環流動的冷凍劑（鹽水），這樣，鑽孔周圍的岩土逐漸凍結成冰柱，最後在井筒周圍形成封閉的凍結壁，從而阻止地下水或流砂在掘進井筒時湧入井內。

測量工作的主要任務是：標定鑽孔位置、測量凍結孔的偏斜程度、繪製凍結壁形成圖。

標定鑽孔位置

標定鑽孔位置應根據凍結孔設計平面圖進行，如圖2-14所示。當標定出井筒中心位置之後，根據鑽孔至井筒中心的設計半徑R，用鋼尺在實地上定出某鑽孔1的位置。然後，以井筒中心o和鑽孔1為準，由R與設計的鑽孔間距1，用鋼尺交會法定出鑽孔2的位置。再以點o和鑽孔2為準，用R和1交會出鑽孔3的位置。同法依次定出所有鑽孔的位置。也可以在井筒中心o點安置經緯儀，根據R與相等的1所對的圓心角θ，用極坐標法標定出孔位的位置。

圖2-14/2-15

全部鑽孔打完之後，應重新測量出鑽孔的實際位置，並展繪在凍結壁平面圖中。

測量鑽孔的偏斜程度

為了使井筒周圍形成一個連續、均勻和封閉的凍結壁，要求鑽孔儘量打得豎直，其偏斜率不應超過5%。為此，要求在鑽進過程中和打鑽結束後，測量鑽孔的偏斜程度。

燈光測斜法套用較為普遍。其主要步驟和計算方法如下：

1）測量前，首先放入測斜管，將測斜蓋固定在管口，測斜益平板可以打開或關閉，如圖2-15中的虛線和箭頭所示，並用水平尺使平板水平；然後將投影紙固定在平板上。

2）打開測斜蓋平板，把燈泡放入所測的深度（見圖2-16）。在連線燈泡的電線上注有每米標記，記錄下放的電線深度，近似地視為燈泡的深度H。

圖2-16

3）在鑽孔上方安置經緯儀，調節儀器腳螺旋，使光學對點器對準鑽孔內的燈光。然後把測斜蓋平板蓋回原位，用光學對點器在投影紙上投點得到B。

4）整平儀器（只動腳螺旋），用光學對點器在投影紙上投點得A。並量取光學對點器至投影紙面的高度i。為了校核，重複3、4步驟再做一次。

5）在投影紙上標出鑽孔中心o，並畫出鑽孔中心o至井筒中心o´的方向線（見圖2-16）。

最後，用量角器在圖上量出鑽孔的偏斜方位角α（見圖2-16b）。燈光測斜法比較簡便，精度較高。但若鑽孔偏斜度過大，則看不清燈光，這樣就無法測量鑽孔的傾斜程度。

繪製凍結壁形成圖

根據測得的各鑽孔偏斜值和偏斜方位角，繪製所測水平上的凍結壁形成平面圖，亦稱交圈圖。繪製方法如下：

1.按一定比例尺（一般採用1:20），以井筒中心為原點，根據設計半徑繪出井筒斷面、鑽孔分布圈和全部鑽孔孔口的位置。

2.根據偏斜值和偏斜方位角，繪出各鑽孔所測水平上的編斜位置。例如圖中點即為孔口的偏斜位置。

3.以鑽孔偏斜位置為圓心，以凍結圈的設計半徑作圓，即可繪出凍結壁的交圈圖。實際經驗證明，凍結時凍土向周圍發展不均勻，向井筒方向較多。所以，在繪製交圈圖時，應將凍結圈的圓心向井筒中心方向移動，得到凍結圈的圓心。

4.以凍結圈中的圓心為圓心，設計半徑為半徑繪出凍結圈，並將各凍結圖重合的部分擦去，即得到鑽進水平的凍結壁形成平面圖。