卸荷变形拉裂体边坡的锚索跟管成孔技术

卸荷变形拉裂体边坡的锚索跟管成孔技术1.工程概况1.1工程概况xx水电站位于雅砻江干流下游、xx省xx自治州xx市和xx县交界的xx村境内，系xx江xx至xx河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。上游与xx二级电站尾水衔接，库区长约58km，下游接xx水电站，与xx水电站相距约145km。距xx市公路距离约80km。卸荷变形拉裂体（4#变形体）处位于xx水电站右岸坝肩下游处，变形体上游边界为萨沟，下游边界为菩沟。前缘高程约1330m，后缘高程1425m，顺河平均长120m，顺坡长120m，最大厚度50m，体积约36万m3。对此变形体，采取了锚索、锚喷支护、锚索框格梁以及表层、深层排水孔等处理措施。锚索分别为7φ15.24mm、长35m-70m、设计张拉荷载为2000KN，共计130束。1.2工程地质该处地形凸出，坡度变化较大，上下游分别发育xx沟及xx沟，覆盖层主要分布于1340～1380m高程，为崩坡积块碎石土，厚约3～8m，1340～1380m高程在xx沟内堆积有崩积的孤块石，块径0.5～3.0m。基岩岩性复杂，错动带十分发育，水平线发育率15条/100m，错动带中多有糜棱岩及断层泥分布，最厚可达10cm。全强风化下限水平深度10～16m，弱风化上段下限36～91.5m；强卸荷下限水平深度16～62m，弱卸荷下限36～112.5m。在xx沟至xx沟之间，因各方向裂隙张开无充填，岩体强烈松动、架空，无法成硐，压致拉裂迹象明显。在变形体以里弱卸荷带（距地表水平深度62～112m）为拉裂岩体，岩体强烈松弛，裂隙普遍渗～滴水，夹泥裂隙率约40～50%，次生泥含水量大，呈软～流塑状态，充填形态不规则。1.3锚索施工现状在锚索施工初期，整个4#变形体锚索施工区分4段同时开钻，因地质结构复杂，锚索成孔异常困难，历时36d开孔13个仅成功下索3束，每台钻机平均12d成孔下索一束。在采用了套管跟进的钻孔方法后，成孔率可达98%以上，且成孔时间大大缩短，每台钻机平均2d成一锚索孔。2.锚索孔钻孔施工的主要难点4#变形体及内侧卸荷拉裂岩体现状稳定，但在施工加固处理过程中，由于开挖、施工用水等外部条件的改变，该变形体及内侧卸荷拉裂岩体的稳定条件在加固起作用前有可能恶化，造成局部失稳或产生新的变形。而成孔效率高低对提高预应力锚索锚固工程进度、尽快稳定坡体起到关键作用，但该处锚索孔成孔难度非常大，主要有以下难点：2.1钻孔质量技术指标要求高。锚索孔的设计深度大多为55m-70m，为2000KN级14根无粘结预应力钢绞线，锚固段长度9m，锚固段孔径150mm，锚索孔向下15°。要求钻孔孔位偏差≤10cm，钻孔轴线方位角偏差≤2.5°，端头锚固孔的孔斜误差不得大于孔深的2％，孔深不小于设计并不超过20cm，孔径不小于设计要求，为保证边坡稳定不允许采用液体作为冲洗介质。2.2地质复杂。变形体是由覆盖层、崩坡积碎石土、崩积孤块石及张开裂隙和地质错动带组成，块石骨架中填充碎石土，坡体整体结构松散，且局部有架空现象。地层软硬不均，易塌孔掉块（大斜度钻孔孔壁稳定本身就差），冲洗介质漏失量大等，均会造成钻进和成孔极其困难。2.3施工条件恶劣。由于地形复杂、山高坡陡，必需在高排架上施工，由于抢险工程施工期限要求短，进场的队伍、设备较多，造成施工现场狭窄拥挤，设备搬迁频繁。3.应对的施工措施初探与分析在钻孔遇到困难后，引起施工单位的高度重视，研究对应的措施，提高成孔效率。采用了四种成孔施工工艺进行试验探索：①常规裸眼成孔，②组合麻花钻成孔（螺旋钻杆），③固结灌浆成孔，④跟套管成孔。常规裸眼成孔工艺，虽然偶尔能成孔，但产生废孔、卡钻、埋钻等事故较多，反复扫孔重复劳动量大，功效很低。侮组合麻花钻成液孔，可应用在击破碎裂隙发育任、断层发育和走软硬交互地层气等岩体中钻进兴，但在容易产骗生较大直径掉轧块或坍塌岩体爪中钻进时，很针容易产生卡钻梳或埋钻现象。吐固结灌浆法成莫孔，由于边坡西节理裂隙发育晃，且存在拉裂侍缝，岩体强烈景松弛，灌浆流告失现象严重，开该地质情况不绘宜采用固结灌蒜浆法成孔。屠跟套管成孔，税经过现场试验表并成功运用，阁采览用脚YXZ-70糠A渣型全液压锚固耻钻机，用冲击躺锤、偏心钻头鼓、套管、管靴连、导正器等组愁合钻具，跟管昆钻进成孔工艺惠，成孔率可质达松98松%岩以上，成孔时你间较其它工艺让短，因此材，垒4励#销变形体的锚索滑施工，最有效烘的成孔工艺就槽是采用跟管钻凭进成孔。浴4阔.淡跟管钻进施工府工艺姐4.令1罪钻机设备选型陡与配置芽对于此种复杂待地层锚固钻机候宜选饼用葡6团0挂型愤及恩6遵0邮型以上钻机荡，撇YXZ-70罩A主型锚固钻机为涝全液压驱动动食力头式钻机，存无级调速，主松要由动力系统擦及油箱、动力水头、操作台、昼桅杆及下滑轨肺、机架及支撑静等五大部分组武成，其动力头卖输出扭矩屑达尿4000N·槽m翅，最大起拔逃力暗45K烟N妖，最大进给凤力勤30K雾N貌，钻进速度快菜，处理事故能促力强，结构为逼分体式，可拆掀性好，移动、洽安装迅速方便哀，可远距离操圈纵。采趴用梁φ蜡16冶8贩偏心跟管钻具蜻、箱φ突16匪8倚套管床、鸣φ钥8赵9临外平钻杆、英羞格索扭兰疤CIR11达0咳冲击器及配墨套膊φ涌13喉5受钎头、液压拔弓管机等。泰跟管套管的选送择：套管主要槐用于保护钻孔皮孔壁在钻进过穗程中不坍塌，恨随钻孔深度延颂伸，且在施工孙跟进过程中不庙易折断，在钻旬进成孔穿索后屠再拔出，为适抓应工程变形体录跟管钻进的需怠要，跟管套管价选择外赌径兼φ霜16协8赔、壁份厚沫10m吹m避，材学质范D5药0冤，连接丝扣为酸梯形扣，公母纹扣直接连接。榜偏心跟管钻具方：由花键导向渗体和偏心锤头单体组成，花键斥导向体与偏心抗锤头体采用横霜、纵悬挂定位高销连接，偏心宅锤头体通过内倾部镶嵌式卡块愤由花键导向体拾带动回转，冲宋击功由冲击器剑通过花键导向胸体传递到偏心丝锤头体起到冲丽击破碎岩石、各回转扩大孔径理的作用，在前谅部钻孔达到一击定空间时花键彩导向体台阶利拘用冲击器冲击锯套管靴台阶达沉到同步跟进套喝管的目的。态套管靴：主要榜起到带动套管片同步跟进的作衔用。彩4.寺2局施工工艺流程下索、拔管移动钻机常规钻头开孔跟管钻进反复提钻清孔拔钻窄图员1.饼岩跟管钻进施工窝工艺流程图种4.旋3蜡施工工艺病4.3.激1男偏心跟管钻进置原理贷如前所述偏心米跟管钻进主要廉器具由套管、迫冲击器、偏心篮跟管钻具、套找管靴组成鹊。堡用同径常规钎木头先造狮孔永1建m疏深左右，为套卖管钻进提供定秒位和导向作用满。开钻前让偏谷心钻头伸出套踪管靴，达到一速定程度时，张鲜开偏心钻头，鲜方可进行正常袜钻进。特别注福意在确认钻头魔到达孔底后先歉回转，待正常羡后，再开风进琴行钻进。跟管翁钻进的过程中码，边加钻杆边鹅加套管，跟管肚钻进至需要深页度位置后，即催可将跟管钻头跃、冲击器、钻厕杆提升出孔外室，根据需要可芹一次跟管到位舞，或先跟管钻和进至需要深度晨后，再用常规并钎头钻进至设辟计深度，最后腹用高压风彻底冠冲扫钻孔。狗4.3.边2翁偏心跟管钻进流施工方法绒（搏1费）揪偏心跟管钻具前在施工前应逐棍一检查风动潜绪孔锤、偏心钻扎头、套管、套殃管靴，风动潜想孔锤应工作正亏常，并加注机月油润滑，偏心取钻头应能灵活烫张开和收拢，性张开时偏心锤对头应大于套管告靴外径，连接邀销及锁紧机构却应牢固，钻杆唐与潜孔锤和潜离孔锤与偏心钻今具的连接应可诞靠，套管和套圣管靴无裂纹，碍凡有影响强度京的缺陷不能使奴用。忧（荣2全）控在开孔时，尽擦量采用常规冲腹击钻头裸眼钻姨进，仪同径常规钎头春先造孔斯1隶m装左右，给跟管鬼钻进提供定位缓和导向作旁用。霉当返风量较小雀时，更换偏心心钻头跟管钻进裳，一般地层的洽跟管钻进采用钢中风压顽（班0.5-0.用7Mp雷a取）供风，钻进狼速代度份3-5m/掌h段；到覆盖层与夺卸荷拉裂体交耗接层时，要改停用小风压，钻统进速度减慢一册半，并要间歇啊吹渣，确保不窝卡钻；进入稳喝定岩层，即可龄加大风压，提削高钻进速度，侨成孔深度一般限较设计深度芹长爱0.5-1.待0竹m珠，遇到卡钻时显，在允许用水张的情况下，从迎钻杆中注入少兆量的清水是解您决卡钻的有效宁方法之一。涝（邪3渠）槽开钻前，将钻熔具组装好放入像带有套管靴的蒸套管内，让偏宰心锤头伸出套洞管靴，正转张座开装偏心锤头进行竭钻进。特别注受意偏心跟管钻迈进时，在确认响钻头到达孔底陷后，先回转，桥待正常后，再宫开风冲动钻进慨。昂（假4移）率钻进过程中，孝随着钻孔的延笨伸，边加钻杆南边加接套管。倾（纤5换）奶每钻进腥0宅.预3蔑～伸0.策5抛m贪应强风吹孔排松粉一次，以保鹰持孔内清洁。烟吹孔时，中心状钻具和上提动辽距离应严加控膜制（以能实现充强风吹孔为限欧），禁止在钻兽进过程中向上洲起拔中心钻具本或来回倒杆。窃（喝6迅）愉钻进结束或需需更换中心钻具呼时，先将孔底秩残渣吹尽，脱缩开中心钻具的还回转动力，停株止回转，缓慢费提升中心钻具峰至偏心钻头后标背与套管靴前品端接触为止，讽用管子钳卡持嫂钻杆，作反时世针方向回转，扩同时缓慢试提醉中心钻具，当龄中心钻具可顺黑利提升时，表候明偏心钻头已捡顺利收拢，这灌时可按照常规哀方法提升中心说钻具，直至全步部提出中心钻察具。异（衔7怖）渠有时会因孔底印残留岩渣过多驶，偏心钻头回鸦转部分被岩渣宅卡住而影响偏匹心钻头的收拢堂。当试提几次加仍不能奏效时泽，应开动空压桨机重新对钻孔它进行清洗，并喘使用潜孔锤作酸短时间工作，碗然后再进行试椒提氧，猾如此作法直至退提出中心钻具观（枣8码）从在跟进套管有乱困难的情况下北，又要获得较欺大的有效孔径铺，可用套管内继径翁小锣3披～娘4摩㎜的合金或金镰刚石钻头回转绝切削通过套管弟靴，从而扩大康有效孔径。椅（用9猾）膜管钻进至需要团深度后，即可谎将跟管钻具提戒升出孔外。根锦据需要可一次毒跟管到位，或设先跟管钻进至释需要深度后再凭用常规钎头钻备进至膀设计孔深。恨4.3.筋3顷跟双层套管钻帅进施工朽在覆盖层钻进栏过程中，先傲下吗φ酸178m掏m局的套管，然后陡提钻再识下盆φ政16猫8救的套管，小套夫管穿过大套管株，分解了套管黑与岩层的摩阻震力，减小了套决管变形的风险裳，有利于钻进蛋倾角的控制，尼施工中地有他1摔5释束锚索就是利若用双层套管成炭孔的，但跟双宫层套管增加了祸劳动强度，钻丘孔时间延长了肃将旗近瞒1.魄5纳倍，对管材的廊质量要求特别小高，跟双层套却管成孔费用相冒当于跟单层套呆管成孔滨的悲3分倍。御4.利4瞎施工注意事项挖（粱1送）钻机就位的情倾角应比设计君倾角姨小节1-3寒°彩。泛（岁2买）跟管钻进时删，在确认钻头灾接触到碎石土势层后，先回转早，待正常后，域再开风冲击钻蝇进。枯（主3鬼）每钻伟进嚼0.3-0.恋5犯m陶应强风吹孔排治粉一次，以保蛛持孔内清洁，步吹孔时，中心红钻具上提距离掌应严加控制，蔑禁止在钻进过秋程中向上起拔扭中心钻具或来苏回倒杆。路（航4呢）当偏心头回乒转部分被岩渣鉴卡住而不能收侧拢偏心头时，以应开动空压机举重新对钻孔进级行清洗，并使蕉潜孔锤作短时鸽间工作，然后匹再试提，如此廊反复，直至提召出中心钻具。俭（环5碗）跟管长度可凶根据实际地质程情况而定，当幸不需跟管到位比，跟管深度达悉到需要深度后窗可换用常规钻纲头进行裸眼成积孔。诞（搬6暴）地下水丰富叉区域跟管钻进弃施工：地下水耗丰富区域先打扛孔排水，尽量览降低水压，小延风量低速钻进惰，吹渣采用钻志进旅1美m算左右间歇式排筛渣，要防止