解曉斌王丹

中圖分類(lèi)號(hào)：P634.2

：摘要：結(jié)合巖土錨固工程施工過(guò)程中遇到的特殊地質(zhì)環(huán)境條件，分析工程措施對(duì)造成地層復(fù)雜的影響因素，提出了鉆孔施工應(yīng)采取的施工工藝方法和技術(shù)措施，介紹了選擇施工設(shè)備及機(jī)具的一般原則，對(duì)巖土錨固工程施工具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：錨固工程 復(fù)雜地層 鉆孔工藝 鉆機(jī) 鉆具

前 言

巖土錨固工程技術(shù)因其獨(dú)特的對(duì)巖土體進(jìn)行加固的力學(xué)形態(tài)和工藝特征，已被廣泛地應(yīng)用在基坑支擋、邊坡加固、滑坡整治、結(jié)構(gòu)抗浮抗傾、壩基穩(wěn)定和懸索結(jié)構(gòu)的錨碇基礎(chǔ)等工程建設(shè)領(lǐng)域中。就巖土錨固工程技術(shù)本身而言，已在大量的工程實(shí)踐中得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。新材料、新機(jī)具、新工藝的應(yīng)用，為巖土錨固工程技術(shù)的實(shí)施提供了有力的保障措施，也為工程建設(shè)的持續(xù)發(fā)展起到了積極地推動(dòng)作用。

在具體的巖土錨固工程實(shí)事工程中，施工質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到巖土錨固的效果和錨固能力；施工效率的高低，將影響到施工工期和經(jīng)濟(jì)效益。大量工程時(shí)間證明，鉆孔作業(yè)是實(shí)施巖土錨固工程中費(fèi)用最高，最費(fèi)時(shí)間同時(shí)也是技術(shù)最復(fù)雜的施工工程。鉆孔質(zhì)量的優(yōu)劣，不僅直接影響到錨固效果，而且影響到工程工期和工程造價(jià)。

1 巖土錨固工程施工中的地質(zhì)條件和環(huán)境條件

我國(guó)地緣遼闊，具有地址和地形條件變化差異大的特點(diǎn)。各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生面廣、量大，尤其是隨著西部大開(kāi)發(fā)計(jì)劃的實(shí)施，由于水電站、公路、鐵路等基礎(chǔ)工程設(shè)施的施工，人為地對(duì)原有地質(zhì)環(huán)境的改變?cè)斐闪嘶?、泥石流及崩塌等地質(zhì)災(zāi)害大量發(fā)生。在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和整治工程施工中遇到的地質(zhì)條件和環(huán)境條件都十分復(fù)雜。因此在實(shí)施某一項(xiàng)具體的巖土錨固工程時(shí)，對(duì)地質(zhì)條件和環(huán)境條件作全面的調(diào)查和了解是十分重要的。

2復(fù)雜地層中的巖土錨固工程施工

2.1復(fù)雜地層的概念

地層的構(gòu)造及其物理化學(xué)特征是地層固有的，第四系地層中的破碎、松散脆性、層理、片理、裂隙及斷層，雨水膨脹或溶解、遇水發(fā)生風(fēng)化剝落或崩解現(xiàn)象，地層中洞隙、孔隙和溶洞及含水性；長(zhǎng)期風(fēng)化剝落或滑移、崩塌形成的填方堆積體等是構(gòu)成復(fù)雜地層的基本因素。但是我們?cè)谶M(jìn)行具體的巖土錨固工程施工時(shí)，不能簡(jiǎn)單地將復(fù)雜地層與造成鉆孔孔內(nèi)復(fù)雜現(xiàn)象劃等號(hào)。地層復(fù)雜并不是產(chǎn)生鉆孔孔內(nèi)復(fù)雜現(xiàn)象的唯一因素，相同的地層在不同的鉆孔孔深、孔徑、裸眼時(shí)間、細(xì)孔介質(zhì)及鉆孔工藝等工程措施下，其穩(wěn)定程度是不相同的。如果工程措施應(yīng)用不當(dāng)，往往會(huì)造成孔鉆坍塌或漏失等，鉆孔復(fù)雜情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成埋鉆，使鉆孔作業(yè)無(wú)法進(jìn)行。反之如果工程措施得當(dāng)，采用了正確的護(hù)壁、堵漏措施及配套的鉆孔機(jī)具，即使在復(fù)雜地層中鉆孔其孔內(nèi)的復(fù)雜情況也會(huì)得到有效的抑制，甚至使鉆孔變得不復(fù)雜。

2.2復(fù)雜地層中鉆進(jìn)因素對(duì)孔內(nèi)復(fù)雜的影響

地層復(fù)雜是造成錨固鉆孔孔內(nèi)復(fù)雜的重要原因，而鉆進(jìn)因素（孔徑、孔深、裸眼時(shí)間、洗井介質(zhì)及工藝操作）對(duì)鉆孔孔內(nèi)復(fù)雜亦將產(chǎn)生極為重要的影響。

2.2.1鉆孔孔徑

鉆孔孔徑越大，孔壁越趨于不穩(wěn)定。錨固鉆孔的孔徑一般由設(shè)計(jì)的錨固張拉噸位來(lái)確定，在滿足錨固段錨固力要求的前提下，從維護(hù)鉆孔孔壁穩(wěn)定出發(fā)，應(yīng)盡可能地縮小鉆孔設(shè)計(jì)孔徑。對(duì)于一些鉆孔特別困難的復(fù)雜地層，甚至可以從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，降低單索錨固設(shè)計(jì)噸位，從而減少鉆孔孔徑，或采用端部擴(kuò)大型錨固段，來(lái)減少鉆孔孔徑。

2.2.2鉆孔孔深

孔越深、孔壁越不穩(wěn)定。一是深部地層具有較大的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)?shù)貙颖汇@穿后，可能發(fā)生崩解或塑性形變。二是因?yàn)榇蠖鄶?shù)錨固鉆孔呈水平或水平傾倒，隨著孔深的加深，鉆孔容易發(fā)生彎曲，容易發(fā)生掉快和塌落，鉆具在彎曲鉆孔中對(duì)孔壁的撞擊和擾動(dòng)會(huì)加重這種現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2.3鉆孔的裸眼時(shí)間

地層中鉆孔孔壁的破壞，是需要一定時(shí)間的變化過(guò)程的，在水溶分解性地層、溶脹性地層及水化剝落地層中，裸眼浸泡時(shí)間越長(zhǎng)，孔壁的破壞越嚴(yán)重，越容易出現(xiàn)孔內(nèi)復(fù)雜問(wèn)題。因此在錨固鉆孔過(guò)程中應(yīng)盡量縮短鉆進(jìn)周期，采用高效鉆孔設(shè)備和機(jī)具，迅速地將地層鉆穿，或者采用套管護(hù)壁的跟管鉆進(jìn)方法來(lái)保護(hù)鉆孔孔壁。

2.2.4洗井介質(zhì)

應(yīng)用洗井介質(zhì)的目的主要是為了清除鉆孔過(guò)程中孔內(nèi)的巖屑，其次可以平衡地層中的壓力，借以穩(wěn)定鉆孔孔壁。錨固鉆孔的洗井介質(zhì)主要是水和空氣。當(dāng)用水基介質(zhì)作為沖洗液時(shí)，泥漿的性能（失水及泥皮厚度、比重、粘度及攜帶巖粉能力）優(yōu)劣對(duì)孔壁的穩(wěn)定與否會(huì)產(chǎn)生較大的影響，在水敏性地層中鉆孔時(shí)，應(yīng)采用具有相應(yīng)抑制性能的優(yōu)質(zhì)泥漿作為洗井介質(zhì)，或者采用空氣作為洗井介質(zhì)。

2.2.5工藝操作

鉆孔過(guò)程中操作不當(dāng)，往往會(huì)引起或加重孔內(nèi)復(fù)雜現(xiàn)象。（1）當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間地在鉆孔的易坍塌孔段沖孔時(shí)，極易把該段地層掏空形成大肚子。（2）在松軟破碎地層中如果鉆進(jìn)速度太快，大量巖渣不能得到有效清除而在鉆孔內(nèi)形成堆積時(shí)，會(huì)造成埋鉆、卡鉛事故。（3）當(dāng)鉆遇大的斷層或溶洞時(shí)，鉆具回轉(zhuǎn)速度過(guò)快，會(huì)引起鉆具的折斷。（4）在層理、片理等節(jié)理發(fā)育地層及軟硬互層地層中鉆進(jìn)時(shí)，如果鉆進(jìn)壓力過(guò)大，不僅會(huì)引起鉆孔嚴(yán)重彎曲，還會(huì)因鉆具的負(fù)荷太大造成孔內(nèi)復(fù)雜現(xiàn)象。

3提高復(fù)雜地層錨固鉆孔質(zhì)量的技術(shù)措施

巖土錨固工程施工中對(duì)鉆孔質(zhì)量有一定的指標(biāo)要求，其中最重要的指標(biāo)是鉆孔軸線的傾斜度。鉆孔彎曲對(duì)錨固質(zhì)量造成直接的危害，一方面它會(huì)降低錨索預(yù)應(yīng)力的有效傳遞，使一部分錨固預(yù)應(yīng)力損失在彎曲孔壁的摩擦上；有時(shí)當(dāng)兩孔之間的錨固端因鉆孔軸線的彎曲而產(chǎn)生交叉重疊或距離很近時(shí)，將會(huì)使錨固端局部地層的應(yīng)力過(guò)于集中，對(duì)巖體的整體穩(wěn)定產(chǎn)生不利的影響。在復(fù)雜地層中鉆鑿錨固鉆孔難度大還體現(xiàn)在鉆孔精度不容易保證，如果采用的施工方法及技術(shù)措施不當(dāng)造成鉆孔嚴(yán)重彎曲時(shí)，不僅會(huì)降低錨固效果，給工程埋下隱患，還會(huì)加重施工過(guò)程中鉆孔內(nèi)的復(fù)雜現(xiàn)象，使鉆進(jìn)效率降低，增加了施工成本。

3.1鉆孔設(shè)備

應(yīng)盡可能地選用穩(wěn)定性能和導(dǎo)向性能好，鉆進(jìn)能力大、功能多的專(zhuān)用錨固鉆機(jī)，便于在不同的地層復(fù)雜情況下選擇不同的錨固鉆孔方法。設(shè)備的輸出扭矩和提升能力是衡量設(shè)備鉆進(jìn)能力的重要指標(biāo)，如此之外設(shè)備的給進(jìn)行程要大，在可能的情況下應(yīng)盡量配套雙動(dòng)力頭的錨固鉆機(jī)。

3.2鉆孔機(jī)具

一方面應(yīng)選用可靠性高的優(yōu)質(zhì)鉆孔機(jī)具。鉆具在復(fù)雜地層中受力情況十分復(fù)雜，鉆桿、套管及其連接接頭、鉆頭、沖擊器等鉆具要求具備有較高的強(qiáng)度和剛度。此外鉆孔機(jī)具的合理組配也應(yīng)引起足夠的重視，在鉆頭或沖擊器位置增加粗徑導(dǎo)向鉆具，在鉆桿的適當(dāng)位置設(shè)置扶正接頭，在可能的情況下盡量采用剛性好的粗直徑鉆桿，這些都能有效地預(yù)防或減少鉆孔彎曲。

3.3工藝操作

3.3.1 錨固鉆機(jī)的定位、安裝以及鉆孔開(kāi)孔時(shí)的導(dǎo)向非常重要，鉆機(jī)的定位、安裝要準(zhǔn)確、穩(wěn)固，開(kāi)孔時(shí)除導(dǎo)向器準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)方位之外，應(yīng)采用輕壓，慢轉(zhuǎn)控制鉆機(jī)速度。

3.3.2 鉆進(jìn)過(guò)程中鉆遇破碎、松散及斷層時(shí)，要放慢轉(zhuǎn)速、給進(jìn)壓力和給進(jìn)速度。降低轉(zhuǎn)速能有效抑制鉆孔超徑，維持孔壁的穩(wěn)定，對(duì)防止鉆孔彎曲非常有利；給進(jìn)壓力大時(shí)，孔底鉆具的傾斜角加大，造斜力增大，極易造成鉆孔上浮，若鉆壓過(guò)小，在鉆具重力作用下，鉆頭克取孔內(nèi)下部底緣的時(shí)間和作用力相對(duì)上部邊緣要大，會(huì)導(dǎo)致鉆孔“下垂”，在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合測(cè)斜情況及時(shí)加大或減小給進(jìn)壓力。

3.3.3 應(yīng)盡量使用空氣作為洗孔循環(huán)介質(zhì)，少用或不用水沖洗鉆孔，這樣可以避免水對(duì)地層及鉆孔孔壁穩(wěn)定性產(chǎn)生的破壞性影響。

結(jié)語(yǔ)：

（1） 鉆孔作業(yè)是巖土錨固工程施工過(guò)程中的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)，影響到工程施工質(zhì)量和效益，應(yīng)在具體的錨固工程施工中引起我們足夠重視并且加以嚴(yán)格的控制。

（2） 合理的施工工藝是建立在對(duì)工程的地質(zhì)條件和環(huán)境條件的全面調(diào)查和試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的，制訂的施工工藝正確，也就掌握了工程施工的主動(dòng)。

（3） 采用的施工設(shè)備和機(jī)具對(duì)錨固工程施工質(zhì)量和效益會(huì)產(chǎn)生重要的影響，在設(shè)備和機(jī)具的選型配套方面同樣應(yīng)力求科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理。

（4）隨著巖土錨固技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用，今后還要進(jìn)一步加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)系列化和在特定地形、地質(zhì)條件下使用的巖土錨固設(shè)備和施工工藝技術(shù)。

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