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复杂地质锚索支护跟管钻进

作者:Jin     发表时间:2018/07/26     阅读:     评论:0    
 在不良地质条件下进行钻孔施工,常采用的方法有两种:一是预注浆固结孔壁法,即在钻孔过程中遇到塌孔地层、破碎带采用钻一段,固结灌浆一段,再透孔钻进一段的方法钻进,这种方法适用于岩层裂隙不太发育,岩层局部破碎坍塌的地层,可以减少注浆和反复冲孔的次数,节省成本、提高成孔效率;二是潜孔锤跟管钻进法,即在钻孔过程中,通过机械联动装置,将钢套管随钻头一起带入孔内,钢管起到护壁的作用,确保成孔顺利,这种方法可以一次性钻进成孔,提高施工效率,而且利用套管的刚性导向作用,还可以抑制钻孔弯曲,保证钻孔的直线度,适用于大范围的破碎、松散地层的工程钻孔施工。
  某高边坡防护工程施工中,采用偏心跟管钻进方法, 本段范围内地势陡峭,自然横坡45°~60°,地形起伏很大,施工开挖揭露后发现岩体破碎,出露的基岩为三叠系下统的砂岩夹泥岩,以砂岩为主,细粒结构,岩质坚硬;泥岩为泥质结构,中、薄层砂岩夹薄层泥岩状构造,局部夹中层石灰岩,伴有小型溶槽。岩体受构造活动影响严重,节理裂隙非常发育,切割呈破碎状,以风化岩为主,局部强风化呈碎石状,岩体节理裂隙发育,破碎呈块状,粒径约10~40cm。
  该岩石边坡防护高度达73m,共分6级边坡,下部采用预应力锚索桩板墙收坡,上部5级边坡采用预应力锚索加锚杆格构梁防护。每根桩板墙采用2根Φ15.2 mm锚索,锚索全长30m,锚固段长度为12m,锚孔直径为150mm;边坡格构梁尺寸为2m(高)×3m(宽),在每4m×6m节点上布置5根Φ15.2mm锚索,锚索全长25m,锚固段长度为8m,锚孔直径为130mm。所有锚索张拉吨位均为600KN。
  在施工初期由于对该工点的破碎岩层认识不足,采用了常规的锚固钻机直接冲击成孔工艺。在钻孔施工中遇到了极大的困难,主要表现为塌孔、掉块,钻孔过程中频繁出现卡钻、埋钻等事故。后经过分析,针对本工点大范围的破碎岩层,决定采用偏心跟管法成孔工艺。
  跟管钻具钻进时破碎岩石的能量及驱动套管跟进的能量主要来源于潜孔锤输出的冲击功,要获得良好的跟管钻进效果,必需使钻机、空压机设备的输出性能以及潜孔锤性能与跟管钻具加以匹配。
  跟管钻进工艺及操作要点
  在破碎地层进行跟管钻进施工时,选择的钻进参数以低转速、低给进压力、高上返风速为原则。当钻遇到特别松散或较大裂隙的地层时,尤其要降低给进速度和钻压,并反复进行排渣清孔, 以防止卡钻。在具体的施工操作中还应注意以下几个方面。
  (1)钻进。下钻时,不能将钻具直接下到孔底,应在距孔底0.5~1.5m处开始送风吹孔,边回转边下放钻具。钻进过程中应注意观察套管的跟进情况及孔内排粉情况,每钻进0.3~0.5m应强吹孔排粉,以保持孔内清洁。
  (2)提钻。钻进结束或需要更换钻具时,应先进行清孔,将孔底残渣吹尽,然后脱开中心钻具的回转动力,把中心钻具缓缓向上提动,提升高度以偏心钻头后背与套管鞋前端接触为止;然后低速反转钻具,同时缓慢向上试提中心钻具。
  (3)空压机作为动力源,在施工中要充分考虑各种外在因素对潜孔锤端风量和风压这两个参数的影响,采取有效的措施加以解决。
  本钻孔工程量大、投入的空压机规格较多。对于P600型空压机,在孔底锚固段钻进时,由于漏失较严重、返渣距离较长,加之该型空压机排气量富余较小,所以继续使用P600型空压机,可能出现风量不够的情况,采用两台空压机并联的方法,可以较好的解决此问题,可提高设备利用率和成孔效率。风管通径的大小和转弯点的多少是影响压力损失的重要因素,管路通径越大且转弯点越少,则压力损失越小;反之,则压力损失就越大。本工程属于高大、多级边坡,管路较长,转弯点相应增多,所以主管路采用和空压机出风口等直径的 70mm无缝钢管,终端采用 50m的高压风管。
  在崩塌堆积物、坡积物混合体和节理、裂隙发育的破碎岩层中施工,采用以风动潜孔锤跟管钻进工艺为主的施工方法,是一种行之有效的工法。但在具体施工时,需针对工程的实际情况,科学的选择施工工艺和配套机具,方能取得较好的施工效果。

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