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    棉花灘水電站大壩觀測工作基點群，校核時引用的基準點，位于蘆下壩公路邊，屬于國家大地控制網點，距離約8km，路途較遠；該控制點由于各種原因，原本校核基點1 組3 個，現在僅存1 個，如再被破壞，則無基準點，為此必須進行校核基準點的完善。在大壩變形監測系統的改造和完善、或在新的變形監測設計時，布置雙金屬標孔設施作為水平和垂直位移工作基點，不僅可節約費用, 而且可與真空激光系統相匹配，形成一套完善的大壩變形自動化監測系統，從而可以克服三角網和水準網中由于種種原因造成較大的觀測誤差[1]。
1· 工程簡介
本項目根據2009 年由福建棉花灘水電開發有限公司為解決大壩監測校核引用的基準點較遠,在引用時由于路途較遠容易造成誤差，并考慮到安全監測系統存在的問題, 須對棉花灘水電站大壩監測系統工程進行完善和自動化監測改造。
本工程施工內容包括在右岸壩120m 高程廊道工作水準點雙金屬標觀測造孔一個、設計孔深25.0m; 左岸大壩96m 高程廊道水準基點雙金屬標觀測孔造孔1個、設計孔深25m；180m 高程廊道工作水準點雙金屬標觀測造孔1 個,設計深度40m。設計開孔有效孔徑為≥Φ130.00mm，終孔孔徑均為Φ110mm, 下入保護管后, 有效孔徑≥Φ108mm；并在孔內安裝2 根Φ25mm的鋼管（棒）和鋁管（棒）。
2· 地質條件
棉花灘大壩壩體材質為C9.5 的素砼，壩址巖層為燕山晚期侵入的花崗巖, 巖性致密堅硬, 塊狀構造，弱風化巖石平均抗壓強度為125.3MPa, 巖節理裂隙發育, 主要為①走向315°~325°、傾角70°~80°，與大壩基本垂直；②走向40°~55°、傾角65°~75°，與大壩軸線大致平行。裂隙多為閉合,局部裂隙寬度一般為1~3mm, 多屬壓扭性, 巖石局部地段破碎，兩岸地形上、下游整齊，山體相當厚實。
3 ·雙金屬標孔施工
雙金屬標孔孔徑開孔Φ130mm、終孔Φ110mm,精度要求高。保護管安裝精度、有效孔徑要求精確度較高,且操作平臺及空間小，寬2.2m、最大高度3m。因此在成孔鉆進過程中對防斜、保護管及雙金屬標管的安裝精度方面提出了很高的要求。以下簡要介紹在施工中遇到的一些難題及對策。
3.1 鉆孔孔斜度的保證
根據設計要求雙金屬標孔的允許孔斜度為0.5%。故防止孔斜是廊道雙金屬標孔在施工中必須注意的重要環節,同時也是滿足垂直空間要求的關鍵所在。它牽涉的工序較多,其中以鉆機選用安裝、鉆具加工、導向管安裝、二次開孔、鉆進規程的選用尤為重要, 尤其在校核基點雙金屬標孔鉆孔中, 由于廊道操作空間小，操作高度低，在孔深4.5m 以上，以及素砼與強風化層接觸處, 對孔斜的控制影響更大。現分述如下：
3.1.1 鉆機選用安裝
基于鉆孔結構要求, 要確保鉆進時有效控制孔斜, 選用300 型回轉取芯鉆機,該類鉆機特點是：自重大, 穩定性好, 鉆桿直徑適中, 回轉精度較高, 鉆進穩定, 鉆進扭矩大, 適合于Φ150mm 以上的大口徑取芯鉆進；鉆機具有較高轉速和合理的轉速范圍，能滿足小口徑金鋼石鉆機各工程孔鉆進；液壓系統在控制給進過程中，既可調節給進壓力，又可調節給進速度，以適應各個不同地層鉆進需要。本工程根據施工場地條件、地質條件、孔深要求，選用重慶探礦廠出產的XY-2型地質鉆機。鉆機主要參數: 鉆進深度: 300~500m,立軸最大起重力60kN,最大加壓力45kN；鉆塔是根據現場的空間要求進行加工。在上機之前應調整好鉆機立軸動力頭與滑軌之間的間隙, 要保證立軸動力頭在鉆進時很平穩, 消除引起鉆機鉆進不平穩的一切因素。
鉆機安裝前先用混凝土澆筑鉆機平臺座, 按鉆機尺寸預埋Φ22mm 地腳螺栓4 根, 將2 根160×65 的工字型槽鋼固定在混凝土平臺座上, 鉆機底架與工字型槽鋼預留的連接調節孔用Φ20mm 的埋頭螺桿加墊厚鋼板, 用薄鋼板作前后左右高低微調, 松開螺栓, 鉆機可以在前后左右4 個方向自由移動, 緊固螺母,鉆機連接穩固可靠。將吊垂線用鐵線穿入立軸孔中接上鉛垂，調整到吊垂線處于立軸上下口中心點；使用吊線錘量測立軸六方頂部到立軸六方底部, 使立軸端面與錘線之間的距離相等, 也就是鉆機左、右、前量測3 組線6 個測點, 每組線測得距離相等后緊固之以備開孔。
3.1.2 孔口導向管安裝與把好開孔關
孔口導向管的精心埋設及嚴把開孔關，是雙金屬標觀測孔順利鉆進的重要條件, 必須控制其中心偏斜在1‰。采用孔口定位板進行開孔鉆進：開孔時，預先固定好定位板，并校準定位板的導向管保持鉛直。開孔鉆進時，應采取輕壓慢轉。待鉆入10cm 形成工作面后，適當提動鉆具，上下掃孔，保證孔壁光滑順直。先用Φ170mm 金剛石鉆頭鉆進至埋設深度,鉆至孔深4.5m時，將孔底磨平，把孔底殘渣處理凈后下入Φ146mm的導向管并與立軸機上鉆桿連接。導向管下入經檢測垂直無誤后，用中粗砂將導向管外圍填實，一邊填砂一邊灌水使之密實牢固，并與事先預埋好的緊固件焊接固定。導向管埋設后采用Φ127mm 金剛石鉆頭進行二次開孔。在開鉆前，應按照孔斜要求重新穩固校正鉆機, 使立軸與孔口管中心線重合。由于Φ146mm 導向管與Φ127mm 鉆具級差一級，鉆具與導向管間的空隙較小，能很好地控制第二次開孔與第一次開孔的同心誤差, 大大減小了第二次開孔后逐漸加長鉆具時鉆孔的同心度誤差。
3.1.3 鉆具選擇與合理的鉆進速度及孔斜測定
本工程選用Φ127mm 地質專用巖芯管, 鉆桿選用Φ55mm 地質專用鉆桿,鉆桿剛性較強, 在鉆進過程中受壓抗彎曲性能較好, 鉆進平穩, 可避免鉆桿晃動對鉆孔偏斜的影響; 并能承受較大的扭矩, 不易發生孔內事故。所使用鉆桿滿足以下要求: 彎曲度應<0.3%,螺紋連接后應保證同軸度<Φ0.05mm, 端面與軸線的垂直度<0.10mm。在二次開孔及鉆井過程中，通過適當加長巖芯管，一般在4~6m 左右，并在巖芯管上部增加鉆孔扶正器，有利于導正鉆孔，這樣更能保證鉆孔垂直，滿足設計孔斜度。
雙金屬標孔的成孔過程中，采用中等轉速、中等壓力，鉆進速度控制在0.3~0.5m/h;上部鉆進一般不需加壓力，采用自重壓力鉆進，下部孔底鉆進壓力可控制在5~10MPa, 隨著孔深的增加, 鉆具與鉆桿自身重量將增大的同時, 并使用連接手加長鉆具增加孔底重量,以實現孔口減壓, 適時鉆機反向加壓,調節孔底鉆進壓力, 以實現理想狀態下的調直和導向作用; 轉速控制在60~180r/min, 沖洗水量控制在50~100L/min，沖洗液中適當加些洗衣粉，增加潤滑作用。
本工程采用IP-Ⅱ浮標倒垂式測斜儀, 以保證鉆孔精度。每鉆進1.0~1.5m 測定孔斜一次,以掌握孔身歪斜情況。如發現超標,應及時采取措施。采用跟蹤糾斜方法亦即將立軸向孔斜方向移動或進行高低調整, 從而產生一個與鉆孔偏斜方向相反的作用力來阻止鉆具繼續偏斜。根據地層變化和偏斜量確定立軸偏移角度。
3.2 保護管孔底封堵及標管安裝
3.2.1 遇到的問題
本次在鉆進過程中分別遇到多處基巖破碎，孔內漏水，局部出現掉快，影響鉆進。
3.2.2 處理方法
采用新型的堵漏材料如“堵漏王”等，該材料的特點是：防水抗滲、粘結牢固、帶水作業、堵漏止水；凝結快、強度高、微膨脹、密實度高；可在潮濕或滲水面上直接施工, 附著力強、堅實牢固；使用簡便，直接與水泥砂漿調制即可操作；用鉆機加壓灌注將破碎段，待水泥砂漿凝固后繼續鉆進，如此重復直至終孔。終孔后根據設計要求灌注0.5m 高的防滲水泥砂漿，埋設Φ108mm護管，采用IP-Ⅱ浮標倒垂式測斜儀測定孔斜度，滿足設計要求后，用鉆機加壓將護管固定，等水泥砂漿凝固后，將孔內灌滿水，檢測孔內水位變化情況，若數小時孔內水位無變化，即將護管外側灌注水泥砂漿使之穩固。用采用潛水泵將孔內水抽完, 用吸水海綿吸干已備雙金屬標管安裝。
3.2.3 雙標管安裝
雙金屬標管分別采用正規廠家生產合格的Φ25mm鋼管、壁厚5mm，Φ25mm 鋁棒，鋼管應能滿足開公牙和母牙所需厚度，螺牙應進行精細加工，使標芯管連接后形成一條直線；并先進行預裝標芯管，調節標芯管軸線到直線狀態良好位置，做好連接相對位置的記號和管段編號。
底部固定環用5mm 鋼板制作圓形，根據測量最終成果確定單配位置，安裝標芯管母牙；在標芯管之間適當位置，焊接4條6mm 鋼筋作為底部根絡。
為使標管在護管中晃動，預先在確定的位置，分別安裝固定環，用萬能膠將環和標管固定粘結牢固后再行下行。
下標管前，可在底部放入少量水泥漿，深度約1m，標管下到底后，宜略提起，并用鉆機或千斤頂進行固定。標芯放置完畢，孔口放置最后一個固定環，用密封膠填充固定，待密封膠凝固后，拆除固定標芯管的鉆機或千斤頂。