基于复杂地层中岩土锚固工程的造孔技术探析

2017-04-09柳斌

四川水泥 2017年5期

关键词：造孔钻杆钻机

柳斌

(西藏农牧学院西藏自治区林芝 860000)

基于复杂地层中岩土锚固工程的造孔技术探析

柳斌

(西藏农牧学院西藏自治区林芝 860000)

当前岩土锚固工程中存在的造孔问题已经成为相关专家学者关注的热点。本文首先介绍了造孔技术以及锚固工程的现状，再提出了针对复杂地层造孔技术的改进措施，并给出了面对不同类型底层情况的设备选用建议。旨在完善岩造孔技术这一重要环节，以期锚固工程能高品质高效率的完成。

锚固工程；造孔技术；改进措施；选用建议

0 前言

随着我国水利水电设施、矿产开采以及土木建筑工程的迅速发展，高质量工程建设对岩土造孔技术有了更高的要求。尤其是工程建设范围的扩大，作业人员需要应对更多样的复杂地层，这对其造孔技术能力是一项极大的挑战。为解决复杂地层造孔施工困难、设备消耗严重、施工费用高昂这一系列问题，在提高造孔的质量和效率的同时保障施工人员的安全，这就需要技术人员对造孔技术进行不断完善，通过反复实践去改进造孔设备并培训提高施工人员的技术水平。

1 造孔技术概述

传统的钻孔技术首先从设备选择开始，分别选取钻机、钻杆、钻头、合金片等用具。为了造孔目标更好的实现，应针对复杂地层情况，在钻孔设备的几个方面进行有效强化和改进，规避设备存在的缺陷，合理的安排施工设备，使工程建设具有更高的性价比。

在传统造孔思路上进行改善，运用更优的造孔工艺。首先在实地勘测后根据实际地层情况，从液压、油动以及电动钻机中选取最合适的，有针对性的选用双冲击接口进行前后同时冲击。接着在螺旋、六方、套管钻杆中进行选取时可以应用三通接口，使冲击进行过程中洗孔材料可以通过向后冲击。然后针对底层情况选取环状、螺旋、牙轮钻头中工作效率最高的，必要时可以采用多种类型钻头组合的形式，实现多功能钻孔。合金片有刀齿、锥齿、异形齿等，选择合适的齿数以及多种齿形配合使用可以有效提高钻孔效率。最后冲洗材料常用泥浆、水、风等，面对地层细小裂缝较多时可以注入石膏粉来封堵裂缝再用水泥浆来保护，应对中型裂缝可以使用石膏、纤维混合物、速干水泥、沙砾等进行封堵，应对大型裂缝则需采用钢筒管材来保护壁层。

通过对传统造孔工艺各方面的调整与改进，提高钻机、钻头、合金片钻孔时的效率，减少其磨损消耗，降低设备成本。优化钻杆与冲击材料的选用，规避传统工艺中的缺陷，使成孔质量更佳。以这些方向为目标不断的对技术细节做出适当的改动，会使一些难以解决的造孔问题迎刃而解。

2 锚固工程造孔技术现状

我国幅员辽阔，自然环境复杂多样，形成了各具特色的地理区域。不同地域的地质情况大不相同，锚固工程要应对的地质条件极为苛刻。由于工程建设大多在山区，道路条件极差，工程设备的运输也极为困难，建设施工地形崎岖，施工人员搭建设备也极其困难。另外，山地地层很不稳定，钻孔施工中常出现坍塌、钻头被卡住等问题。

2.1造孔工艺

下面针对一些造孔工艺进行详述，具体从锚杆、锚索两方面进行介绍。

1.锚杆成孔技术。应用锚杆成孔，其深度大概在十米内，除了使用一些预应力锚杆所成的孔，深度会达到十米以上。目前岩土锚固工程中常使用的是土层锚杆，其钻孔直径为七十至一百三十毫米，施工作业可以分为用水的水作业法以及无水作业法。应用水作业法需要注意几点操作。第一，施工人员控制钻机进行钻进操作时，应保证前进方向与岩层平面垂直，并时刻注意调整方向，确认钻进时钻头对锚位点。第二，安装钻杆时应使用润滑油保护钻杆，使用后清洗维护设备。第三，钻头深入至沙砾、砂卵石较多的土层时，应让内钻杆再向下深入些，防止砂石堵塞。

2.锚索造孔技术。应用锚索成孔，其深度通常仅超过十米，但少数会达到三十米以上。目前岩土锚固工程中常使用的是岩石锚索，其钻孔直径为一百一十至一百五十毫米，施工作业常采用无水作业法，进行作业时需注意几点操作。第一，测量精度要求要高，设备安装应牢固。第二，进行钻孔作业时，钻压应根据地层情况及时调整，保证空内通畅。第三，孔洞施工中应用水气混合进行钻进，降低空气中漂浮的粉尘。

2.2钻孔质量的影响因素

在进行钻孔作业时，影响钻孔质量的方面有许多，分析各种影响因素的成因，避免问题的发生将极大的促进工事效率。类如复杂地层条件、岩层缝隙、地下水和土层坍塌等问题，可以通过对钻孔过程进行控制来规避问题的发生。

1.设计合理的孔径。孔壁会因为孔径的扩大变得不够稳固。钻孔孔径设计首先要考虑锚固张拉的吨位，在满足固力条件下，钻孔孔径越小越佳，特别是面对复杂地层时，可以先以小孔径为主。

2.选择科学的孔深。同孔径一样，孔壁会因孔深的增大而变得不稳定。随地层的加深，其内存在的应力更大，钻孔后随时可能坍塌。钻孔时应注意避免钻具与孔壁碰撞，控制钻具的扰动量，防止孔壁崩塌。

3.控制钻孔的时间。钻孔过程中，地层可能因为长时间受水浸泡而变得极不稳定，所以避免成形孔受破坏，应尽可能的提高钻孔速度，减少钻孔时间。为迅速完成钻孔作业，可以使用效率更高的设备或使用套管来保护孔壁。

4.挑选最佳的洗孔材料。洗孔材料的选择需要依据钻孔过程中产生的岩屑类型来确定，另外也要考虑地层中的压力。常用的为水和空气，在使用水做洗孔介质时，要考虑泥浆的性能。遇到水敏地层时，首先空气介质。

3 完善造孔技术的改善措施

钻孔质量是考核钻孔技术的重要指标，选择合适的设备采用正确的操作是确保钻孔质量的内在要求。钻孔质量主要表现在孔的轴线上，钻孔轴线发生弯曲会对锚固产生巨大的影响，其一会减弱锚索的内应力的作用，其二锚固过程会与孔壁产生摩擦碰撞等问题。为减少锚固工程中不良现象的发生，应使用较为先进的新型设备，并制定科学的施工方法和操作工艺，最大限度的克服复杂地层产生的问题。

1.钻孔设备。选用钻孔设备时，应考虑其使用稳定性、工作性能和导向能力几个方面。面对不同的地层情况时可以使用不同的功能，其输出能力和钻进效率都能有保障。

2.钻孔配件。高效率的钻孔机具离不开优质的钻孔配件，钻杆、钻头、接头以及套管都需要拥有优异的强度性能。钻孔设备合理的组合可以有效提升钻机的性能，所以技术人员应在施工时重视各配件的工作情况。

3.操作工艺。钻机的稳定运行离不开正确的操作步骤，首先，确定钻机安装位置，进行钻机的安装，钻孔时稳定的控制其钻孔方向。然后在钻孔时，若碰到易碎松散的土层，钻机的速度要放缓，控制好进给的速度与压力。最后在使用洗孔介质时首选为空气，其对孔壁破坏小所以形成孔壁会更加稳定。