帷幕灌浆中孔斜的成因与控制措施

摘 要：在深孔帷幕灌浆钻孔施工中，钻孔与设计方向往往会产生不一致的偏斜变化。偏斜度严重，不仅对钻进质量、事故发生率、钻进效率等方面产生不良的影响，而且会严重影响具有一定防渗标准的“连续帷幕”的形成。通过对孔斜成因及其不良影响分析，提出了孔斜的预防和处理措施。

关键词：帷幕灌浆；孔斜成因；质量控制

1引言

为保证大坝地基安全，深孔帷幕灌浆质量的高低是至关重要的。事实上，因为各方面的原因，钻孔与设计方向往往会产生不一致的偏斜变化。如果钻孔产生的偏斜度很小，其影响是不大的；假如偏斜度严重发展，不仅对钻进质量、事故发生率、钻进效率等方面产生不良的影响，而且会严重影响具有一定防渗标准的“连续帷幕”的形成，使灌浆质量不能达到要求，以致不得不进行一定量的补充灌浆，从而使帷幕的造价提高。所以，必须对孔斜由发生到处理等一系列技术问题加以掌握，以便在深孔帷幕灌浆中将孔斜控制在规程要求的允许偏差值内。在此，主要根据实际经验，总结性地探讨深孔帷幕灌浆孔斜成因及其防治措施，以供借鉴。

2孔斜成因分析

2. 地质条件不良 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：

2.1. 钻进松散覆盖层，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。

2.1. 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。

2. 技术条件不适宜 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：

2.2. 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。

2.2. 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。

2. 操作方法不当 操作方法的不当往往是产生钻孔偏斜的直接原因。

2.3. 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。

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

3孔斜对钻孔质量的影响

灌浆施工因孔斜而不能正常进行。有了良好的灌浆孔，才能实行良好的灌浆。钻孔偏斜必然会使灌浆孔的孔壁不圆和不平整，给安设栓塞造成困难。帷幕灌浆一般采用孔口封闭器的方式灌注，大多数将钻杆作为射浆管用，因有钻孔孔壁的弯曲，钻杆在孔内也呈弯曲状态，在灌浆特别是灌注浓浆时，很容易发生“固死”钻杆的现象，从而影响灌浆的顺利进行。

4孔斜对灌浆质量的影响

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。

5孔斜的预防与处理措施

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3方面因素结合起来全面加以考虑。

5. 预防孔斜的措施 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；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；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；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，由破碎变完整等情况，均应减压减速钻进，对其钻进的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制；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。

5. 孔斜的处理措施

5.2. 扩孔纠偏法 此种方法适合于浅孔阶段中（一般不超过10 m）钻孔已偏斜严重的情况。采取加长粗径钻具，并使用比原钻具直径至少大一级的钻具，从孔口或从孔口管底部位置扩下去。可以扩大处理符合要求的钻孔，矫正钻孔的方向，防止在继续钻进中该孔偏斜严重发展的情况出现。

5.2. 短钻具法 在松软岩层或厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正。因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。主要通过用轻压力慢转速的操作方法，钻具会因自重垂向钻进。使用的岩心管长度一般可为1—1.50m，钻进3—5m后进行钻孔测斜。如果孔斜度已减少，则可使用正常钻具钻进，如果没有矫正过来，则可加长粗径钻具，从开始矫正位置扫孔后，即或按原孔斜度钻进。

5.2. 換径法 换径法主要是用比原正常钻进用的粗径钻具小一级或二级直径且长度短于1.50m的粗径钻具钻进。因为短细的粗径钻具可在较大的孔径内成接近于垂直状态。在进行矫正前，先把孔内岩心取净。钻进时要轻压慢速控制给进。钻进3—5m后进行测斜。如果孔斜没有减少，可用原正常钻具扩下去，待条件成熟后再进行矫正。如果新孔孔斜度有所减少，可换用带有导向装置的钻具进行扩孔，扩完后换用正常钻具钻进。在允许的情况下，也可用换径的钻具加长后钻进，直至终孔。

参考文献

[1]周名德，毛昶熙.《闸坝工程水力学与设计管理》.水利电力出版社.1995年.

[2]李惠民主编.《工程项目管理》.中国建筑工业出版社.北京.2007年.

[3]项建国主编.《建筑工程项目管理施工》.中国建筑工业出版社.北京.2005年.

[4]张道信等.《水利与建筑施工管理技术探讨》.建筑科技与管理.2009（9）.

作者简介

卢丽娟（1988—），女，四川人，助理工程师，从事工作：水利工程施工。

（作者单位：新疆旭元泽水利工程有限公司）