公路工程帷幕孔钻孔压浆常见问题探讨

李韬

摘要：本文以帷幕孔钻孔压浆技术在公路工程领域的应用情况作为讨论背景，就其在施工过程较易发生的斜孔问题展开有针对性的分析，以期通过原因分析来达到预防和确保压浆质量的目的，并整理形成本文，以供业内同行共同参考借鉴。

关键词：公路工程 帷幕钻孔 孔斜原因 预防方法

Abstract: this article with the hole drilling curtain grouting technique in the field of highway engineering application as discussed background, in its construction process easier to happen on the hole corresponding analysis, so as to cause analysis to achieve through prevention and ensure that the purpose of the grouting quality, and finishing form this paper, in order to offer reference for the common counterparts.

Key words: the highway engineering curtain drilling hole inclined reason prevention methods

中图分类号：[TD41]文献标识码：A 文章编号：

近年来，帷幕孔钻孔压浆技术在公路工程上的应用十分广泛，有用于建成通车后个别软基段桥涵台背沉降脱空处理的，有用于路基边坡稳定考虑的……等等。然而，在大力推广这项技术为更多的领域进行技术服务和功能保障的同时，对于这项工艺本身，也存在着一些让人头痛的问题，以便在深孔帷幕灌浆中将孔斜控制在规程要求的容许偏差值内。要保证很深的帷幕灌浆孔不发生偏斜，绝非易事。虽然结合地质条件采取多种技术措施和操作方法，往往也很难控制钻孔不发生偏斜。如果用加强测斜等方法来加强控制，但在如此多的灌浆孔内，势必要增加浩繁的工作量，使施工单位难以承受。另外，一旦发现偏斜，要采取纠偏，不但费时，而且不易成功。因此，对于解决偏斜问题，主要还得从施工过程的工艺控制进行把关。在此，本人将结合自身多年工程实践经验，从加强质量管理和提高工艺水平的角度出发，一同和大家来探讨一下帷幕灌浆钻孔的工艺技术话题。

首先，让我们先来了解一下，公路工程帷幕孔钻孔过程发生斜孔的原因，和一旦出现斜孔的情况，对于处治质量一般会产生什么样的影响和不良后果。

1、发生钻进倾斜的原因

孔斜作为钻孔事故产生的原因较多，根据其各项可能引致的情形可归纳为地质条件不良，技术条件不适宜，操作方法不当等3个方面。

1.1 地质条件不良造成的孔斜

在地质条件方面，集中表现在钻孔内岩石的力学性质上，主要为：

（1）钻进松散覆盖层时，覆盖层越厚，越容易改变钻孔的方向。其主要原因是覆盖层具有较强的活动性，钻出的钻孔孔径较大时，势必对粗径钻具不能形成强有力的控制，因而不能保证钻进方向的一致性；

（2）在有一定倾角的、软硬交替的岩石中钻进，由于钻头在同一接触面上有软硬不同的岩层，因此，可钻性不同的岩层会产生不同的钻进速度，从而改变钻头的钻进方向；

（3）在厚度大、破碎较严重的岩层中钻进，其钻孔孔径也较大，粗径钻具在钻进方向上不容易被控制。此外，破碎岩层往往是软硬岩层共存，因此，钻头容易改变方向；

（4）砂卵石层中钻进，钻孔最容易偏斜。因为砾石的圆滑对钻头产生偏滑作用，形成不均衡的阻力，易改变钻头前进的方向；

（5）在遇到溶蚀孔洞、大断裂带或老空洞等情况时，亦会产生钻孔的偏斜。

1.2 技术条件不适宜造成的孔斜

因采用与实际不相宜的技术措施造成的钻孔偏斜，主要表现为：

（1）在开孔钻进或浅孔阶段的钻进中，钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上，这会直接影响钻孔偏斜；使用过高的立轴钻杆与磨损较严重的立轴钻杆定向套管，容易使立轴产生较大的摆动，直接影响到钻头在孔底钻进时的不稳定性；帷幕深孔一般都要安装孔口管，如果孔口管不正，也会直接影响到开孔钻进时的方向；

（2）使用了弯曲的钻具或过短的岩心管。岩心管、钻杆等的弯曲，都会使钻具连接后不正，从而影响钻进的方向。使用过短的岩心管，在孔内歪斜时，比长岩心管的歪斜度更大，产生的孔斜度也更为严重；

（3）在由大孔径换小孔径或扩孔钻进过程中，因为孔壁各部硬度不一，孔径大小也不一致，换径后的钻头很难保持在与原孔中心线一致的方向向下钻进；

（4）孔径越大，受压钻杆产生的弯曲、拉伸、扭曲也会增大，使钻头在孔底钻进时不稳定性增强，从而使钻进方向发生变化；

（5）金刚石钻头胎体硬度不一致与金刚石颗粒分布不均一，或硬质合金钻头底出刃尺寸不同，也会直接影响到钻进方向的改变。

1.3 操作方法不当造成的孔斜

操作方法的不当往往是产生钻孔偏斜的直接原因。

（1）钻进时过大的加压，使钻杆产生多段处的严重弯曲，特别是在不利的地质条件下，对产生钻孔偏斜的影响会更大；

（2）使用磨损过钝的金刚石或硬质合金钻头钻进，会因在金刚石颗粒或合金粒向岩石内切入不稳定的情况下，容易改变钻头的钻进方向；

（3）在松散易坍塌的岩层中钻进，冲洗液的排量过大，压力过高，特别是使用粘度很小的泥浆或清水作冲洗液时，会较严重地破坏孔壁，造成孔内某一局部的坍塌，使孔径扩大。

由此不易控制钻杆过大的弯曲，致使粗径钻具容易产生偏斜。

2、帷幕孔钻孔发生斜孔对于质量影响和后果

孔斜所造成的灌浆孔孔距的变化使相邻孔的有效充填范围彼此衔接不起来，从而使灌浆帷幕不能达到规定的防渗标准，灌浆质量受到影响。浆液在岩石缝隙中的扩散范围受灌浆压力、浆液性质、岩缝发育特征及施工工艺等因素的影响。同一性质的浆液在不同压力、不同地质条件下，扩散充填的范围差异性很大。灌浆孔距的确定，过去应用最多的是凭经验判断，现在一般是在现场作灌浆试验。经过试验后确定的孔距相对于某一坝址地质状况来说是较为合理的，它的最主要的特点是，使相邻灌浆孔浆液的充填范围能彼此衔接，而且到最后既不会遗留下能导致透水性超过标准的大裂缝，又不使搭接重叠的部分太少，以能形成一个具有一定防渗标准的“连续帷幕”，又使钻孔量最少。但钻孔产生偏斜后，无疑会破坏相邻钻孔间浆液充填时的这种“衔接”关系，灌浆不能达到预期目的。

3、预防方法和处理措施

控制钻孔钻进方向，使之不发生严重偏斜是一项很复杂的技术工作。采取何种技术措施防止钻孔偏斜或钻孔产生严重偏斜后如何处理，都必须将影响钻孔偏斜的三个方面因素结合起来加以全面考虑。预防孔斜的工艺措施一般有：

3.1钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一条垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开孔，以使钻进中不摆不晃；

3.2孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进时摆动性大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大；

3.3使用符合规格的各种钻孔器具，并随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴导管时，应及时更换。在浅孔钻进阶段，一般情况下，使用的岩心管长度较大一些为宜；

3.4孔较深以后，即开始需要从地面减压钻进时，特别要注意钻压的调整，同时要注意提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一条直线上；

3.5钻进中，当岩石换层时，不论是由软变硬还是由硬变软，或者是由完整变破碎，破碎变完整等情况，均应减压减速钻进，对其进尺的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制；

3.6钻进中，应勤检查钻机有无移动，立轴钻进的方向有无变化，发现问题应及时纠正；

3.7为防止孔斜发生，必须熟悉所使用机械性能和钻孔方法的特点，经常研究，总结经验。在深孔帷幕的钻孔中，应对孔斜及时测量，及时准确地掌握钻孔的偏斜情况，以利于及时处理。

结束语：

从上述可看出，造成帷幕钻孔压浆孔斜的原因是多个方面的，要想进行有效预防和避免，必须先找准原因，才能让制订的办法和措施更为有效、可行。然而，无论是采取哪种方式进行纠正和补压，始终是为时已晚的，我们能做的，或是更应该做的，是在施工期间，按照该项技术严格的操作步骤和工艺要求，从每一个环节进行细心严格的操作，尽量避免由于人为所带来的额外风险，降低斜孔的发生频率，真正做到万无一失。

参考文献：

1、王若民.后注浆技术在灌注桩中的应用[J].山西建筑.2005

2、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008[S].中国建筑工业出版社.2008

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。