深孔帷幕灌浆钻孔孔斜的成因分析及防治措施

2012-10-20中国水利水电第四工程局基础处理工程分局王佐林

河南科技 2012年6期

关键词：立轴孔口拉西

中国水利水电第四工程局基础处理工程分局王佐林

中国水利水电第四工程局基础处理工程分局王佐林

一、孔斜成因分析

1.岩体各向不均性。由于岩体在矿物成分、力学性质上存在差异即岩体的各向不均性，受此影响，钻头在同一接触面上会遇到软硬不同的岩层，从而产生不同的钻进速度，使得钻孔向着易钻的方向钻进，造成孔斜。

2.开孔定位不准，孔口管镶偏导致孔斜。在开孔钻进中，由于钻机定位不准或地锚没有固定牢固，开钻加压时使机身跑偏，立轴与钻孔不在同一条中心线上造成钻孔偏斜；孔口管外径要比钻孔孔径小，如果孔口管安装不正也会直接影响到开孔钻进时的方向，导致孔斜。

3.机具材料使用不当。如使用过高的立轴钻杆与磨损较严重的立轴钻杆定向套管，钻进过程中就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稳定性，导致孔斜；使用弯曲了的钻具致使钻具连接后不同心；从而影响钻进的方向。

4.在镶铸完孔口管后，将大孔径换小孔径或钻头磨损后换钻头。这样，在扩孔钻进的过程中，因为孔径大小不一致很难保持在与原孔中心线一致的方向向下钻进造成孔斜偏差。

5.钻进时加压过大，致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。

6.在钻孔施工过程中，对于地锚松动、钻机移位等问题没有进行及时校正造成钻孔孔斜偏差。

二、孔斜对灌浆质量的影响

孔斜所造成的灌浆孔孔距的变化会使相邻孔的扩散半径彼此衔接不起来，从而使灌浆帷幕不能达到规定的防渗标准，严重影响灌浆的质量。

三、孔斜的预防措施

1.钻机安装水平牢固。在开孔之前必须要用地质罗盘，水平尺对钻机进行定位，使立轴中心与钻孔中心处在同一条直线上，后安装地锚待达到强度后再次调平、对中、紧固地锚螺栓并按要求的孔向对准孔位开孔，开孔转速要慢给压要小，保证钻机开孔的准确。

2.孔口管镶嵌要牢固且方向要满足设计要求。孔口管外壁缠上麻丝孔内注满0.5∶1的浓浆平稳安装，而后马上用地质罗盘仪检查其方向的准确性，如果存在较大偏差则马上调整，保证孔口管安装的准确性。

3.使用符合规格的钻孔器具，并随时检查。在钻孔过程中随时检查钻孔器具的变形、磨损和损坏程度，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；磨损较厉害缺少水口的钻头应及时更换。在拉西瓦水电站由于受灌浆洞室断面尺寸的限制，使用长度2.2 m的岩芯管为最佳。

4.钻孔达到50 m以下后钻进时要注意钻进压力、钻进转速、冷却水量的控制。拉西瓦水电站帷幕灌浆使用XY–2型地质钻机，钻孔达50 m以下后钻机钻进压力宜在0.3 ～ 0.6 kN，钻进转速宜在300 r/min以下，冷却水量可以凭经验孔口返水刚漫过孔口管为宜。同时，要注意起钻时提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一条直线上、匀速缓慢提升。

5.在钻进过程中，要时刻注意观察钻机是否稳定、地锚有无松动、钻机有无位移、立轴钻进方向有无变化和摆幅大小等，一旦发现问题应及时停钻纠正。

四、孔斜处理措施

1.扩孔纠偏法。在拉西瓦帷幕灌浆施工中岩石为花岗岩硬度大，钻孔孔径为Φ56 mm偏斜主要发生在浅孔阶段（一般在20 m以上），采用扩孔纠偏法效果比较显著。使用比原钻具直径至少大一级的钻具，从孔口（使用Φ91 mm的钻具）或从孔口管底部（使用Φ76 mm的钻具）位置扩下去，纠正钻孔的方向使之满足设计要求。

2.扫孔法。拉西瓦帷幕灌浆技术要求钻孔首段和终孔段必须测斜，中间段则每15 m测斜1次.扫孔法是指在某一灌浆段钻孔结束后进行孔斜测量，发现偏斜值超过允许值时，暂不进行纠偏处理，按正常程序继续灌浆。当达到灌浆结束标准时，再换用比级为0.5∶1的浓浆置换出孔内稀浆，并待凝24 ～ 48 h后再扫孔、纠正钻孔的方向，使之满足设计要求。