杜榮權(quán)

(安徽省龍河口水庫(kù)管理處，安徽 舒城 231360)

龍河口水庫(kù)東大壩測(cè)壓管更新改造項(xiàng)目，在防滲墻下游后側(cè)布置測(cè)壓管(內(nèi)設(shè)滲壓計(jì))29套，以監(jiān)測(cè)壩基滲流及繞壩滲流情況。

測(cè)壓管鉆孔孔徑130mm,設(shè)計(jì)持力層為Ⅲ級(jí)以上微、中風(fēng)化巖，基巖完整取芯率大于85%，基巖之單軸抗壓強(qiáng)度不小于25MPa。單根測(cè)壓管長(zhǎng)度10m～40m,實(shí)際嵌入巖石深度0.7m～5.57m，施工難度很大。應(yīng)予以解決。

1 空氣潛孔錘在跟管鉆進(jìn)中的應(yīng)用

氣動(dòng)潛孔錘跟管鉆具系統(tǒng)一般由潛孔沖擊器、導(dǎo)向鉆頭、(127)偏心鉆頭、擴(kuò)孔鉆頭、套管靴及套管組成。

圖1 偏心跟管鉆具

圖2 排渣路線圖

跟管鉆具由鉆機(jī)提供回轉(zhuǎn)扭矩及推進(jìn)動(dòng)力，空壓機(jī)提供高壓空氣由鉆桿進(jìn)入潛孔沖擊器沖擊跟管鉆具的導(dǎo)正器，并將沖擊波及鉆壓傳給中心鉆頭及環(huán)狀鉆頭破碎孔底巖石,同時(shí)鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿回轉(zhuǎn)扭矩傳遞給沖擊器帶動(dòng)導(dǎo)正器轉(zhuǎn)動(dòng)使偏心鉆頭張開，使擴(kuò)孔鉆頭及中心鉆頭跟隨導(dǎo)正器旋轉(zhuǎn)，鉆出大于套管外徑的孔，使套管在自重作用下隨鉆頭跟進(jìn)。當(dāng)自重小于套筒外壁的摩擦阻力時(shí)，內(nèi)層跟管鉆具繼續(xù)向前破碎巖石，直至導(dǎo)正器上的凸肩與套管靴的凸肩接觸，導(dǎo)正器將部分鉆壓和沖擊波傳遞給套管靴，迫使套管靴帶動(dòng)套管與鉆具同步跟進(jìn),如圖1所示。導(dǎo)正器及導(dǎo)向鉆頭兩側(cè)開有吹巖屑的氣孔，周邊開有排除巖屑的氣槽。壓縮空氣經(jīng)沖擊器做功后經(jīng)導(dǎo)正器及鉆頭兩側(cè)到達(dá)孔底，沖刷巖屑、冷卻鉆頭并攜帶巖屑經(jīng)鉆頭中心及導(dǎo)正器的氣槽進(jìn)入沖擊器、鉆桿與套筒之間的環(huán)狀空間排除孔外,如圖2所示。待鉆至地層預(yù)定深度或基巖時(shí)，鉆具慢速反向旋轉(zhuǎn)，使擴(kuò)孔鉆頭收回從而將鉆具提出孔外，而套管則留在地層中保護(hù)孔壁。

2 潛孔錘在拔管中的應(yīng)用

拔管器具組合(由內(nèi)至外)：導(dǎo)管-導(dǎo)管接頭-組合式連接器-改進(jìn)后的沖擊器。

將潛孔錘進(jìn)行改進(jìn)，利用潛孔錘的高頻振動(dòng)沖擊原理進(jìn)行導(dǎo)管起拔，將沖擊器下缸接頭重新進(jìn)行改進(jìn)加工成一打墊，沖擊器活塞直接作用于打墊上，打墊將沖擊作用傳遞給外缸，再通過外缸與沖擊器上接頭及導(dǎo)管的連接傳遞至導(dǎo)管上，導(dǎo)管在高頻的沖擊及振動(dòng)作用下1節(jié)1節(jié)拔出套管，沖擊器工作后的氣體從打墊的中心孔排出。

3 實(shí)例-以繞滲管鉆孔為例

3.1 測(cè)壓管制作

測(cè)壓管為φ75鍍鋅鋼管。花管進(jìn)水孔φ6mm，呈梅花型布置，管周16排，交錯(cuò)布置，縱距15mm，外纏φ2.5@80鍍鋅鋼絲，外包300g/m2土工布兩層，12#鉛絲@100捆扎；5mm厚鋼板焊接封管底。導(dǎo)管底部與花管段接頭采用外絲扣牢固連接。①管帽。φ260mm帶絲扣和止水墊圈管帽；②管蓋。φ75mm鍍鋅管堵頭，帶電纜穿線孔。

3.2 鉆孔施工

場(chǎng)地準(zhǔn)備→測(cè)量定位→鉆機(jī)就位→校正、定位→檢查跟管鉆具等連接牢固、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活→跟管鉆進(jìn)開孔→孔斜檢測(cè)→跟管鉆進(jìn)造孔→每鉆進(jìn)0.3m～0.4m強(qiáng)吹孔排屑→跟管鉆進(jìn)至孔壁能自穩(wěn)處→反轉(zhuǎn)收斂鉆具、提鉆→換長(zhǎng)鉆頭通過套管靴繼續(xù)鉆孔至設(shè)計(jì)基底→垂直度測(cè)試→安裝測(cè)壓管→孔內(nèi)回填料→邊填粘土球邊提升鋼套管→封孔。

首先吊裝套管放入定位裝置中，并用鉆機(jī)上的夾具固定，套管底端離地面約30cm。跟管鉆具系統(tǒng)吊入套管內(nèi)，調(diào)整鉆機(jī)使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)中心對(duì)準(zhǔn)孔中心位置，并用水平尺等儀器檢查套管的垂直度符合規(guī)范要求。

鉆孔開孔時(shí)要采取慢速?zèng)_擊防止偏孔。在鉆進(jìn)過程中根據(jù)地質(zhì)情況隨時(shí)調(diào)整機(jī)械及設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，以確保鉆孔時(shí)能夠經(jīng)濟(jì)有效的進(jìn)行。并每鉆進(jìn)3m就檢查1次套管的垂直度，確保不超出規(guī)范要求。當(dāng)已鉆至基巖面時(shí)應(yīng)繼續(xù)向下鉆進(jìn)，使套管底端嵌入基巖約0.5m，然后反向旋轉(zhuǎn)鉆頭使擴(kuò)孔鉆頭收回，將整個(gè)沖擊器及跟管鉆具提出，并更換普通鑿巖鉆頭進(jìn)行巖層鉆孔，與跟管鉆具相比，鑿巖鉆頭的鉆進(jìn)速度是跟管鉆具的四倍左右。

待鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)要求的嵌巖深度后，鉆孔設(shè)備提出孔外，進(jìn)行鉆孔垂直度測(cè)試，符合規(guī)范要求后，切割套管確保頂端至少高出地面約0.5m，防止地面上的廢渣及污水進(jìn)入孔內(nèi)，以待測(cè)壓管安裝。

氣動(dòng)潛孔錘工作時(shí)單次沖擊功在瞬間即可生產(chǎn)極大作用力，適用軟層沖擊擠密不排土鉆進(jìn)，有效防止土層、砂礫石層及砂層中鉆進(jìn)中塌孔，順利鉆至巖石層。

3.3 測(cè)壓管安裝

測(cè)壓管鉆孔深度應(yīng)比設(shè)計(jì)測(cè)壓管管底稍低，以防止局部坍塌而影響測(cè)壓管埋設(shè)高程。①組裝測(cè)壓管：按照管底蓋→外箍接頭→沉淀管→進(jìn)水管→外箍接頭→導(dǎo)管→外箍接頭→管頂蓋的順序逐節(jié)組裝放入孔內(nèi)，管路安裝連接做到緊固、嚴(yán)密、無(wú)滲漏。②測(cè)壓管及鉆孔回填：測(cè)壓管周圍的填充料應(yīng)與原土料相同，即與粘土心墻、壩后鋪蓋接觸部分用5mm～10mm膨脹土風(fēng)干泥球填實(shí)；與壩體砂殼接觸部分回填粗砂；砂礫石層內(nèi)回填φ1～3砂礫；巖層內(nèi)花管段回填粗砂或細(xì)礫反濾料，導(dǎo)管段宜用水泥砂漿或水泥膨潤(rùn)土漿封孔回填，反濾料與封孔料之間可用200mm厚細(xì)砂過渡；回填料應(yīng)逐層夯實(shí)，回填前需洗凈、風(fēng)干，緩慢入孔。下管前應(yīng)先在孔底填約200mm厚反濾料。

測(cè)壓管安裝封孔完成后采用高壓水槍沖洗測(cè)壓管，將測(cè)壓管內(nèi)沖洗干凈后進(jìn)行靈敏度檢驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用“空氣潛孔錘取心鉆進(jìn)技術(shù)”和“潛孔錘跟管鉆進(jìn)及跟拔管技術(shù)”，具備鉆進(jìn)速度快、成孔率高、鉆孔深度大、環(huán)境污染小及能有效防止塌孔等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著?？諝鉂摽族N跟管鉆進(jìn)技術(shù)是一種鉆進(jìn)、排渣和護(hù)壁同時(shí)進(jìn)行，具有地層適應(yīng)性強(qiáng)，可以在粘土、淤泥質(zhì)、卵石地層、砂層或流砂地層鉆進(jìn)，也可以在松散、破碎、堆石體等巖石地層中鉆進(jìn)。但存在巖層鉆進(jìn)時(shí)噪音高、震動(dòng)強(qiáng)、對(duì)周邊土層擾動(dòng)較大等問題。如果工地周邊建筑物離工地過近或建筑物比較老舊，采用氣動(dòng)潛孔錘跟管鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行鉆孔施工時(shí)應(yīng)對(duì)上述問題進(jìn)行充分的考慮并需采取有效的措施加以防治。