بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله روش اجرای حفاری سرج شفت های شمالی و جنوبی طرح سد و نیروگاه رودبار شامل حفاری قسمت پایلوت و تعریض و سپس تحکیم آنها ارائه خواهد شد. . سرج شفتها به عنوان سازه های ضربه گیر، به منظور کاهش تغییرات اندازه حرکت و به تبع آن اثرات ضربه قوچ در آبگذرها قرار داده می شوند. محل موردنظر برای شفت ضربه گیر شمالی در متراژ 0+ 500 و برای شفت ضربه گیر جنوبی در متراژ 0+535 از خروجی پنستاک بلند پیشنهاد شده است.
مخازن یا شفت های ضربه گیر به قطر 7/2 متر و ارتفاع 129 متر پیش بینی شده اند. با توجه به موقعیت قرارگیری سرج شفتها، شرایط زمانی اجرای طرح در رابطه با پنستاکها، ملاحظات زمین ساختاری و محدودیتهای دسترسی به زیر شفت از طریق پنستاکها ، روش پایلوت و تعریض به عنوان روش حفاری مناسب پیشنهاد می شود. پس از اتمام حفاری پایلوت به قطر 2 متر در قسمت جانبی هر شفت با استفاده از چکش دستی و همچنین رسیدن تونلهای پنستاک بلند به تراز زیر شفت عملیات تعریض شفت با استفاده از روش آتشباری انجام می شود.
تخلیه مصالح حاصل از حفاری پایلوت به وسیله جرثقیل مستقر در بالای شفت و در مرحله تعریض پس از ریزش مصالح حاصل از انفجار در تونل پنستاک زیر شفت توسط بابکت انجام می گیرد. در ادامه به منظور پایداری سرج شفتها، با توجه به کلاس توده سنگ، با استفاده از شاتکریت به ضخامت 15 سانتیمتر - سه لایه - به همراه دو لایه مش و همچنین راک داول به قطر 28 میلیمتر و طول 4 متر با آرایش منظم و به فاصله افقی و قائم 1/75 متر از یکدیگر، عملیات تحکیم و نگهداری دیواره صورت خواهد گرفت.
مقدمه
ازجمله اهداف مهم در پروژه های سدسازی، احداث نیروگاههای برقابی به منظور استفاده از پتانسیل آبی جهت تامین انرژی الکتریکی می باشد. درمدت بهره برداری از نیروگاههای برقابی، افزایش جریان در لوله های انتقال دهنده آب از مخزن به نیروگاه - پنستاکها - ، منجربه افزایش تغییرات فشار در مجاری آبگذر می شود.[1] در پی بسته شدن هر دریچه ی هیدرولیکی موج برگشتی ناشی از برخورد آب با دریچه به سمت بالا دست رخ می دهد که به این موج برگشتی ضربه قوچ گفته می شود. در راستای مهار و مستهلک نمودن ضربه مخرب قوچ به تجهیزات و تونل های بالادست اقدام به احداث سرج شفت های قائم می نمایند.[2
] سرج شفتها به عنوان سازه های ضربه گیر، در آبگذرها بدین منظور قرار داده می شوند تا تغییرات اندازه حرکت و به تبع آن اثرات ضربه قوچ را کاهش دهند3] و.[4 ایجاد سرج شفتها اغلب در طرحهای با فشار آبی متوسط و زیاد به خصوص در جایی که فاصله قابل توجهی بین منبع آب و نیروگاه وجود دارد ضروری است.[5] در این مقاله روش اجرای دو عدد شفت قائم در مسیر آب ورودی بر روی شیرهای پروانه ای نیروگاه شامل حفاری قسمت پایلوت و تعریض و سپس نحوه ی تحکیم آنها ارائه خواهد شد.
زمین شناسی محدوده سرج شفتها
جنس توده سنگ مسیر سرج شفتها بر طبق نقشه های زمین شناسی و برداشتهای زمین شناسی حین حفاری شفتها شامل سنگ آهک خاکستری تا خاکستری تیره، سنگ آهک دولومیتی و دولومیت همراه با بیتومین، شیل و مارن به صورت لایه ای ضخیم می باشد که در فاصله گسل سراوند - بزنوید قرار می گیرند. محل موردنظر برای شفت ضربه گیر شمالی در متراژ 0+ 500 و برای شفت ضربه گیر جنوبی در متراژ 0+535 - از خروجی پنستاک بلند - پیشنهاد شده است.
مخازن یا شفت های ضربه گیر به قطر 7/2 متر و ارتفاع 129 متر پیش بینی شده اند. با این مشخصاتتماماً توسط سنگهای سازند دالان دربرگرفته خواهند شد. این سنگهاعمدتاً از جنس آهک و آهک دولومیتی متوسط تا ضخیم لایه و مقاوم و در عمق زیاد متخلخل هستند. تخلخل بدلیل وجود حفره هایی است که بعضاً تا 10 میلیمتر قطر دارند و ممکن است توسط کلسیت پرشده باشند. بیشتر شکستگی های سنگ نیز بوسیله کلسیت یا مواد بیتومینه پر شده اند.[6]
این سنگها بر اثر عملکرد گسل بزرگ سراوند - بزنوید ، شکستگی های زیادی را متحمل شده اند ولی به دلیل مقاومت زیاد آنها شاخص کیفی سنگ کاهش زیادی نیافته است. در طول این مخازن، میزانR.Q.D بطور متناوب افزایش و کاهش داشته و در بعضی عمق ها به صفر نیز می رسد ولی در مجموع میانگین ضریب کیفی سنگ در حدود متوسط است و میزان آن به سمت عمق افزایش خواهد داشت. همچنین با توجه به نتایج آزمایشهای نفوذپذیری، توده سنگها از سطح زمین تا قسمت های میانی مخازن دارای نفوذپذیری متوسط تا زیاد می باشند ولی پس از آن میزان نفوذپذیری کاهش یافته و به حدود کم تا غیرقابل نفوذ می رسد.
یک گمانه در قسمت پایین صخره های سازند دالان تاعمق 160 متری حفاری گردید. اطلاعات ثبت شده در لاگ گمانه نشان دهنده این مطلب است که جنس اکثرمصالح آن آهک وآهکهای دولومیتی می باشد. وضعیت خردشدگی سنگ دراین گمانه بدین شرح است: ازعمق 27 تا 31 متر زون خرد شده ، ازعمق 45 تا 56 متر زون خرد شده با شدت بیشتر، ازعمق62/5 تا 68/1 متر زون خردشده بهمراه رس کهاحتمالاً زون گسله می باشد. ازعمق 125 متر به بعد شکستگی های سنگ کاهش پیدا نموده، کیفیت سنگ بهترشده و درزه ها عمدتا بسته هستند.
مطالعه درزه های مغزه های بدست آمده ازحفاری، رنگ برگشتگی ناشی از اکسیدآهن وپرشدگی کلسیتی ومواد بیتومینه را نشان می دهد. اطلاعات بدست آمده از اندازه گیری سطح آب در گمانه مذکور نشان می دهد که در زمان حفاری سطح آب درنزدیکی کف گمانه بوده و اطلاعات ثبت شده بعد از پیزومترشدن گمانه نشان از خشک بودن آن دارد. دربازنگری که در محل قرارگیری شفت، انجام گرفت، پیش بینی می شود که شرایط سطح آب همانند گمانه مذکور باشد و بنابر این سطح آب پایین تر از شفتهای ضربه گیرخواهد بود.
مشخصات فنی
سرج شفتها دارای مقطع دایروی به شعاع حفاری 3/6 متر و به طول تقریبی129 متر می باشند. تراز ابتدای شفت جهت شروع عملیات حفاری تراز 1800 متر و تراز انتهای شفت تقریبا برابر با 1670/54 است. سایر مشخصات سرج شفتها به شرح زیر است:
بررسی انواع روشهای حفاری
با توجه به موقعیت قرارگیری سرج شفتها، شرایط زمانی اجرای طرح در رابطه با پنستاکها، ملاحظات زمین ساختاری محدوده قرارگیری طرح، محدودیتهای مکانی دسترسی به زیر شفت از پنستاکها و مواردی از این قبیل، روشهای اجرای عملیات حفاری سرج شفتها به نحوی تعیین می شود که از جنبه های فنی و همچنین از نظر زمانی توجیه پذیر باشد. در این رابطه دو روش کلی زیر به منظور حفر سرج شفتها مورد بررسی قرار می گیرد:
-1 روش پایلوت و تعریض
-2 روش حفاری تمام مقطع
روش پایلوت وتعریض
در این روش در ابتدا حفاری با مقطع کوچکتر به صورت پایلوت انجام شده و در نهایت با تعریض این پایلوت اولیه تا رسیدن به مقطع نهایی شفتها، ادامه عملیات حفاری صورت می گیرد. اجرای پایلوت اولیه به دلیل ایجاد سطح شکست در زمان آتشباری، به راندمان حفاری در زمان تعریض کمک نموده و علاوه بر آن موجب تخلیه ثقلی مصالح حاصل از حفاری از طریق پایلوت می گردد. البته وجود یک فضای زیرزمینی در موقعیت پایین دست شفت از جمله پیش نیازهای این روش می باشد. اجرای پایلوت به دو صورت انجام می شود:
-1 روش بالارو
-2 روش پایین رو
حفر پایلوت با روش بالارو
در این روش حفاری از زیر شفت با استفاده از آلیماگ صورت گرفته که مستلزم دسترسی به زیر شفت می باشد. با توجه به عدم امکان دسترسی به زیر شفت و با توجه به نرخ حفاری پنستاک بلند، شرایط اجرایی این روش تا قبل از حفاری تونلهای پنستاک بلند در محل اتصال به سرج شفتها فراهم نخواهد شد.
حفر پایلوت با روش پایین رو
برای اجرای حفاری با این روش احتیاج به حفر پایلوت به روش دستی می باشد. حفاری پایلوت به روش دستی تا قطر 2 متر با چکش دستی قابلیت خوبی داشته و مانور عملیاتی آن درخور چالزنی پایلوت می باشد.
حفاری تمام مقطع
در حفاری تمام مقطع سرج شفتها مشکلاتی از قبیل لزوم حمل مصالح حاصل از حفاری بوده و در نتیجه نیاز به راه اندازی ابزارهای بالابرنده سنگین مثل جرثقیل قوی خواهد بود. این مساله به نوبه خود می تواند در کاهش سرعت عملیات و نیز افزایش هزینه ها موثر واقع شود. علی رغم این مساله و مشکلات حمل و نقل، این روش مزایایی نیز در بر دارد که شامل مانور عملیاتی بالای دریل واگن و لودر برای چالزنی، خاکبرداری و تحکیم - به دلیل قطر 8 متری شفت - می باشد. در این صورت می توان با بالابرهای مطروحه، دریل واگن و حتی لودر بابکت چرخ زنجیری با حجم باگت بارگیری ./75 متر، پمپ شاتکریت و پمپ تزریق را جابجا نمود.
-6روش حفاری و تحکیم سرج شفتها
با توجه به شرایط پروژه از نظر تامین تجهیزات مورد نیاز و جلوگیری از تاخیرات احتمالی در برنامه زمان بندی، روش پایلوت و تعریض به عنوان روش حفاری مناسب پیشنهاد می شود. روند عملیات اجرایی به این صورت بوده که در ابتدا پایلوت به قطر 2 متر در قسمت جانبی هر شفت با استفاده از روش سنتی و به کمک حفر چال با چکش دستی و سپس انجام عملیات آتشباری در مقطع مورد نظر ایجاد خواهد شد. تخلیه مواد حاصله از حفاری پایلوت با استفاده از جرثقیل انجام خواهد شد. پس از اتمام حفاری پایلوت و با رسیدن تونلهای پنستاک بلند به زیر شفت عملیات تعریض شفت با استفاده از روش معمول حفاری و آتشباری انجام می شود. بدیهی است دراین هنگام عملیات تخلیه از قسمت پایلوت و در مدت زمان کمی انجام می گردد.
به منظور حمل مصالح خاکی حاصل از حفاری پایلوت شفت و همچنین جابجایی پرسنل و تجهیزات، از جرثقیل استفاده خواهد شد. لازم به ذکر است با نصب ریل در فاصله بین دو شفت، امکان حرکت طولی جرثقیل مورد نظر در این فاصله میسر می گردد. برای این منظور ابتدا در دو سمت محدوده سرج شفتها فونداسیون بتنی مناسب ایجاد شده و سپس بر روی آن ریلها نصب می گردند. برای ایجاد فونداسیونها، دو کانال به عمق 70 سانتیمتر و عرض 1 متر در دو سمت محدوده سرج شفتها ایجاد می شود؛ سپس کف کانالها تا ضخامت 15 سانتیمتر از بتن مگر پوشیده شده و بر روی آن آرموتوربندی و بتن ریزی انجام می شود. همچنین برای حفاظت از نفرات و ماشینآلات موجود، لقگیری در ترازهای بالا - بالای - 1810 انجام و در تراز 1810 یک ردیف فنس حفاظتی نصب خواهد گردید - شکل . - 5
حفاری پایلوت
مراحل اجرای این عملیات به شرح زیر است:
-1 نقشه برداری و تعیین خط برش پایلوت
-2 چالزنی - با توجه به محل برشهای مشخص شده در پترن حفاری - با استفاده از چکش دستی
-3 خرجگذاری و شارژ چالهای حفاری شده و انفجار
-4 تهویه
-5 تخلیه مواد با استفاده از جرثقیل
-6 لق گیری
-7 تحکیم - اجرای عملیات شاتکریت در توده سنگهای هوازده -
نقشه برداری
نقشه برداری از مهمترین مراحل عملیات اجرایی است که وظیفه هدایت و کنترل حفاری را برعهده دارد. وظایف نقشه برداری در حفاری شفت به شرح زیر است:
-1 ارائه خط برش - قبل از حفاری -
-2 کنترل کسر حفاری - پس از حفاری -
- 3 برداشت مقاطع
