大壩地基施工，如何保證深孔帷幕灌漿不出錯？

0116水利工程2021-07-15 10:53:12

1、引言

　　為保證大壩地基安全，深孔帷幕灌漿質量與否是至關重要的。事實上，因為各方面的原因，鉆孔與設計方向往往會產生不一致的偏斜變化。如果鉆孔產生的偏斜度很小，其影響是不大的；假如偏斜度嚴重發(fā)展，不僅對鉆進質量、事故發(fā)生率、鉆進效率等方面產生不良的影響，而且會嚴重影響具有一定防滲標準的“連續(xù)帷幕”的形成，使灌漿質量不能達到要求，以致不得不進行一定量的補充灌漿，從而使帷幕的造價提高。所以，我們不得不對孔斜由發(fā)生到處理等一系列技術問題加以掌握，以便在深孔帷幕灌漿中將孔斜控制在規(guī)程要求的容許偏差值內。在此，主要根據(jù)實際經驗，總結性地探討深孔帷幕灌漿孔斜成因及其防治措施，以供借鑒。

　　2 、孔斜成因分析

　　孔斜作為鉆孔事故產生的原因較多，視其主客觀因素可歸納為地質條件不良，技術條件不適宜，操作方法不當?shù)?個方面。

　　2.1 地質條件不良

　　在地質條件方面，集中表現(xiàn)在鉆孔內巖石的力學性質上，主要為：

　?。?）鉆進松散覆蓋層時，覆蓋層越厚，越容易改變鉆孔的方向。其主要原因是覆蓋層具有較強的活動性，鉆出的鉆孔孔徑較大時，勢必對粗徑鉆具不能形成強有力的控制，因而不能保證鉆進方向的一致性；

　?。?）在有一定傾角的、軟硬交替的巖石中鉆進，由于鉆頭在同一接觸面上有軟硬不同的巖層，因此，可鉆性不同的巖層會產生不同的鉆進速度，從而改變鉆頭的鉆進方向；

　?。?）在厚度大、破碎較嚴重的巖層中鉆進，其鉆孔孔徑也較大，粗徑鉆具在鉆進方向上不容易被控制。此外，破碎巖層往往是軟硬巖層共存，因此，鉆頭容易改變方向；

　　（4）砂卵石層中鉆進，鉆孔最容易偏斜。因為礫石的圓滑對鉆頭產生偏滑作用，形成不均衡的阻力，易改變鉆頭前進的方向；

　　（5）在遇到溶蝕孔洞、大斷裂帶或老空洞等情況時，亦會產生鉆孔的偏斜。

　　2.2 技術條件不適宜

　　因采用與實際不相宜的技術措施造成的鉆孔偏斜，主要表現(xiàn)為：

　?。?）在開孔鉆進或淺孔階段的鉆進中，鉆機立軸與鉆孔不在同一條中心線上，這會直接影響鉆孔偏斜；使用過高的立軸鉆桿與磨損較嚴重的立軸鉆桿定向套管，容易使立軸產生較大的擺動，直接影響到鉆頭在孔底鉆進時的不穩(wěn)定性；帷幕深孔一般都要安裝孔口管，如果孔口管不正，也會直接影響到開孔鉆進時的方向；

　?。?）使用了彎曲的鉆具或過短的巖心管。巖心管、鉆桿等的彎曲，都會使鉆具連接后不正，從而影響鉆進的方向。使用過短的巖心管，在孔內歪斜時，比長巖心管的歪斜度更大，產生的孔斜度也更為嚴重；

　?。?）在由大孔徑換小孔徑或擴孔鉆進過程中，因為孔壁各部硬度不一，孔徑大小也不一致，換徑后的鉆頭很難保持在與原孔中心線一致的方向向下鉆進；

　　（4）孔徑越大，受壓鉆桿產生的彎曲、拉伸、扭曲也會增大，使鉆頭在孔底鉆進時不穩(wěn)定性增強，從而使鉆進方向發(fā)生變化；

　　（5）金剛石鉆頭胎體硬度不一致與金剛石顆粒分布不均一，或硬質合金鉆頭底出刃尺寸不同，也會直接影響到鉆進方向的改變。
前面兩個原因，屬于人為無法控制的，下面是屬于人為可以自我避免的，對專業(yè)帷幕灌漿有很大幫助。

　　2.3 操作方法不當

　　操作方法的不當往往是產生鉆孔偏斜的直接原因。
（1）鉆進時過大的加壓，使鉆桿產生多段處的嚴重彎曲，特別是在不利的地質條件下，對產生鉆孔偏斜的影響會更大；
（2）使用磨損過鈍的金剛石或硬質合金鉆頭鉆進，會因在金剛石顆粒或合金粒向巖石內切入不穩(wěn)定的情況下，容易改變鉆頭的鉆進方向；
（3）在松散易坍塌的巖層中鉆進，沖洗液的排量過大，壓力過高，特別是使用粘度很小的泥漿或清水作沖洗液時，會較嚴重地破壞孔壁，造成孔內某一局部的坍塌，使孔徑擴大。
由此不易控制鉆桿過大的彎曲，致使粗徑鉆具容易產生偏斜。

　　3、孔斜對產生孔內事故的影響

　　鉆孔一旦發(fā)生較嚴重的孔斜，將會給鉆孔施工過程帶來很多難題。嚴重的孔斜，不僅會加劇孔內事故的發(fā)生，而且會增加已發(fā)事故處理的復雜性。

3.1 孔斜會加劇孔壁坍塌、掉塊、巖層錯動等地質因素所易造成的孔內埋鉆、卡鉆擠夾等事故

在松軟、破碎的巖層中鉆孔，不采取有效的護壁措施，就有可能產生孔壁坍塌，造成鉆具的埋擠、陷埋事故；在地質構造復雜的地層中鉆進，當遭遇到局部地層結構不堅固、不完整時，會因巖層自身牢固性不夠，鉆桿在孔內回轉碰打，沖洗液沖刷破壞，使其部分巖石破裂而掉入孔內，造成鉆具的擠夾，給鉆具的提升或下降帶來困難；在節(jié)理多、傾角大、破碎多等容易活動的巖層內鉆孔，往往會發(fā)生成批的巖石塊（孔壁巖石）向孔內滑動，使鉆孔變形，產生因巖層部分錯動的卡鉆擠夾事故。
如果鉆孔在上述部位發(fā)生了較為嚴重的偏斜，會很容易產生孔壁坍塌、掉塊、巖層錯動，使原有地層的活動性增加，穩(wěn)定性減弱，影響范圍也相應擴大，使孔內埋鉆、卡鉆、擠夾事故發(fā)生的頻率增加。

　　3.2 鉆具折斷事故的機率增加

　　鉆孔的嚴重偏斜，使高速回轉的鉆具在孔壁巖石的磨擦作用下，磨損相當嚴重。鉆具在孔內回轉時，會因鉆孔較大偏斜產生很大阻力，而此阻力又集中表現(xiàn)在孔內的彎曲接觸上。因此，也就使鉆具折斷的機率增加。

　　3.3 在偏斜度較大的鉆孔內，發(fā)生鉆具折斷事故后會影響事故的正常處理，增加其處理的復雜性

　　鉆桿折斷以后，其下部的斷頭會因孔斜而深藏在大孔徑段內，使打撈矢錐不易對上斷頭；如果鉆孔方位的偏斜變化較為復雜，盡管孔壁是完整的，打撈矢錐也不易碰上斷頭；假如鉆孔方位的偏斜無多大變化，也會因孔斜度較大，打撈矢錐與鉆桿斷頭不容易端正的接觸。在上述情況下，往往不得不改變打撈方法，也就相應地增加了打撈時的復雜性。

鉆孔巖層鉆頭