潜孔锤跟管钻进技术在卵石层高压旋喷灌浆工艺中的应用

| 维普资讯 h ttp:/34探矿工穆（岩土钻掘工程）2006年第10期潜孔锤跟管钻进技术在卵石层高压旋喷灌浆工艺中的应用石飞轮(制南省地质矿产術查开发局四*八队，湖南娄底417000)摘要:在大卵石层中进行高压旋喷桩施工时成孔困难，采用潜孔锤跟管钻进技术进行高喷引孔施工，实践证明技 术可靠、经济效益较好。1点介绍了潜孔锤跟管钻进技术的原理、操件工艺以及操作注意事顼。关键词：高压旋喷;卵石层;引孔:潜孔锤跟管钻进中图分类号:TV543文就标识码:B文章编号:1672 7428 (2006)10 - 0027 - 02| 维普资讯 h ttp:/34探矿工穆（岩土钻掘工程）2006年第10期| 维普资讯 h ttp:/34探矿工穆（岩土钻掘工程）2006年第10期收 fllBffi：2006 04-7作者简介:石飞做】978)，男(汉族人湖宙涟源人，湖南省地质矿产勘崔幵炭局四六人队工稈勘査、技术质蚩竹理科科长，岩土工程专业, 从事桩峯施工，工程勘在技术和鹫理工柞.湖南省娄底巾新星中路113873802680,265- ctWo1工程概况寺坪水电站位于湖北省保康县寺坪镇,交通较 为便利。该电站溢洪道防渗墙轴线全长371叫防 渗面积4450 mJ根据原勘察资料以及地层裸露情况分析，河床 覆盖层为卵石层,并有大量直径A2Q cm的漂石(最 大可达50 cm以上)，卵石层厚度11.0-12.0 m,下 部为强凤化贡岩遇水易分解2施工方案根据地层情况、现场条件及防渗要求，寺坪水电 站溢洪道围堰防渗墙设计如下:(1) 根据防渗墙轴线进行围堰施工,围堰高3 m 左右，墙顶奇程240.5叫宽8 m；(2) 孔底标高以进人强风化页岩L0 m为准. 根据勘察资料，孔深控制在1录6159 m,孔距定 为 1.0 m；(巧采用潜孔锤跟管钻进工艺进行造孔施工， 孔径100 m叫用高压旋喷工艺进行高压灌浆作 业。3跟管钻进设备及器具选用2台YG-50型全液压动力头式锚固钻 机,钻机主要技术参数为:钻孔直径】00 168 mm, 钻孔倾角0 】20,输出转速(正、反)5 120 r/min, 动力头额定输出扭矩2 kN叫动力头行程1800 mm,动力头最大起拔力30 kM,动力头最大给进力 15 kN,电动机功率18.5 kW,钻机质 1000 kgo钻具有089 mm xl+5 m钻杆TQCF100型风动 潜孔锤,0127,146 mm 偏心钻头,0127 mmxl.5 0146 mm x 1.5 m 套管,0127,146 mm 套管靴选用I台英格索兰VHFe50E型螺杆式电动空 压机,技术参数为：排气量1&5 m3/min,额定排气 压力 12 bar(L 2 MPa),电机功率 160 kWa采用YB30型拔管器，主要技术参数为:最大起 拔力300 kN,油缸行程0. 5叫电机功率5. 5 kW04 施工工艺4.1围垠施工时，围堰范围内河床裸露，高于河水位05 -1.0m,位于河床一侧河滩上&根据施工时间及历 年水位高程记录，堰顶高程240.5 m,离度约3.0 m, 围垠顶宽8.0 m,外边坡近水流冲刷一侧,坡度为1 :爺背水冲刷一侧的边坡为1； 1；内边坡为I： 15筑堰材料采用就地取材的匝则，用全风化贡岩 填筑*填筑时分层填筑辗压，堰顶整平为了减少 症喷工作量,围堰中心部分挖除已填页岩，填筑2. 0 m宽粘性土心墙。为了防止汛期水流冲刷，外坡面用铁丝网装石 加以防护。4.2施工现场准备(1) 根据现场情况，建好现场施工用的临时设 施,如供水、供电线路、施工便道，水泥棚、临时工栩 等。(2) 布置开挖冒浆排放沟和集浆坑。(巧进行现场测斌放样，定岀钻孔孔位,并作出 明显标志.妥善保护。4.3设备就位及施工顺序根据围堰形状以及设备情况，一台跟管钻机从 下游一端往上游施工；一台跟管钻机从围堰中间往 上游施工。空压机放置在两台钻机中间位置。 4.4钻进方法便用QCF100型无阀式凤动潜孔锤,0127 mm 偏心跟管钻具配0127 mm套管靴(通径0102 mm) 和0127 mm套管进行钻孔施工。钻进时偏心钻头 在套管靴前钻出比套管外径大的钻孔，酒孔锤同时 锤击套管靴，使套管与钻孔同步跟进*达到保护已钻 出之钻孔的目的。钻孔施工完毕后.偏心钻具收缩 后从套管内孔中提出孔内。套管也可拔出重复使 用.跟管钻具结构及原理见图匚此方法工柞原理是偏心跟管钻具钻进的同时, 利用潜孔锤的冲击力冲击套管靴，将套管随同钻头 一起跟进,实现钻进与跟管一起完成。大大缩短了 作业时间，提高了工柞效率。钻进控制要点:(1 )钻机安装平稳，并调整好桅杆高低，使机架 垂直。用锚固钢筋将钻机固定,避免钻机振动移位。(2) 开钻前，将连接好的潜孔锤及钻头放人带 有套管靴的套管内,让偏心钻头伸出套管靴,轻压正 转张开偏心钻头。(3) 工作巩压控制在0”5 7了 MP船压力过大 容谢造成钻头和管靴的不正常损坏。(4) 根据岩石性质、冲击功、冲击频率、柱齿硬 质合金数目等控制转速，理想情况是每两次冲击之 间钻具旋转的肃度应在最优冲击间隔内工作一般 选为15-30 r/min范围内。(5) 钻进过程中注意观察套管的跟进情况及孔 内排粉悄况,每钻进0. 5 m左右强力吹孔排粉一次 以保持孔内清洁。吹孔时中心钻具向上提动距离 应严抑控制(以能实现强力吹孔为限)禁止在钻进 过程中向上起拔中心钻具。(6) 套管与钻杆一起加接口(7) 潜孔锤使用维护方法:在正常情况下，每便 用3050 h,应拆开清洗检修一次;为了保证潜孔锤 的润滑，毎一次加接钻杆时必须在钻杆内加注一次 润滑油*施加在潜孔锤上的轴压报据岩层不同加以 选挣;较坚硬岩层为2.5-3.5 kN,校软地层为1* 5 -2.5 kN0(8) 钻进结束或需要更换中心钻具时,先清除 孔底残渣。钻头轻压孔底，钻头反转收拢“中心钻 具缓慢向上提动，如上升较顺利，则说明钻头已顺利 收拢中否则再次清孔，钻头收拢后缓慢上提。4,5护壁拔管前必须先护壁、以免拔管后孔壁坍塌引起 返工。拔管护壁方法有2种(1) 泥浆护壁法:采用YB30型拔管器和GY - 50型钻机(去掉液压部分)配合拔管,投入浓泥浆护由于是冲击强行钻进,卵石层在冲击力作用下 结构松散很不稳定。因此要求泥浆有很高的粘度和 较强的触变性.泥浆配比方秦为:水：粘土粉：聚 丙烯脱胺；纯碱=1： 1： 0.0005： 0.003(由于孔内 有水、为了保持泥浆的不分散加大了聚丙嫦酰胺的 掺人量儿 泥浆配制好后呈浓稀饭状。投入泥浆时 由于孔内有水应徐擁灌入避免泥浆悬空未到达孔 底。(2) PVC护壁法:采用丫阳0型拔管器和GY -50型钻机(去掉液压部分)配合拔fftPVC管护由于泥浆护壁存在一些不确定因素，成功率不 可能达到100% ,因此采用PVC管护壁方法。PVC 管外径HO mm(0l46 mm套管)，选用薄壁劣质型, 质地较脆,旋喷作业时易破碎。根据孔深加工成一 定长度，孔口连接下放到位。4.6拔管首先用YB30型拔管器起拔套管前面儿根，待 阻力较小时改用GY - 50型钻机拔管，加快拔管速 度一次起拔一根如果采用泥浆护璧每起拔一根 需要检查泥浆面高度，如下沉需添加泥浆。起拔要 匀速，尽量减少撮动口套管起拔完成后孔口覆盖, 作好标记o(下转第刑页)液瞬泡下产生膨胀由于钻孔内的钻屑和泥浆必须清岀，在冋扩钻 孔过程中必须边扩边推，将钻孔内的泥浆和钻爲消 出钻孔。待钻孔回扩工序完咸后,将回扩头拆下，换 上直径与钻扎等同的橡胶托盘反推清渣。当托盘单 次清出的钻屑量小于1 nA所含块状物的直径小于 5 g且呈流体状时方可认为孔内沉渣基本被清出。 4.3+8套管回拖套管是本工程拉索的穿越通道，直径为200 mmQ为防止拉索铺设后产生锈蚀”在回拖过程中套 管内不能进入钻屑和泥浆。套管管材是HDPE管, 由于后续对拉施工吋，拉索套管是随钢箱拉进而被 人工拆除的，其壁厚应尽量小，本工程采用6 mm壁 厚。拉管时管头用钢套筒加玻璃胶水密封。套管回 （上接第戈8页）4,7寫压旋喷施工高压旋喷作业由2台DEJ30型髙喷台车进行 施工，采用二管法旋摆结合施工工艺。两套跟管钻 机的钻扎进度基本能够跟上旋喷进度。由于工期提 前,后来增加了一套高喷机和3舍岩心钻机（3台岩 心钻机才能满足一套高喷机的钻孔要求）O5 fifcTSf 果正式开工日期为2005年12月18日，完工日期 为2006年1月石日，其中跟管钻机井完成进尺 3860叫钻孔偏斜率1打钻孔孔位偏2沏，达 拖时与一般水平定向钻铺管不同之处在于：（1 ）要 求拉管过程中不能重新扩孔产生新的钻K;（2）要 求能喷出冲洗液，润滑套膏管壁；（巧回拖时拉骨的 速度不宜太快，以免套管在回拖过程中变形而影响 后续拉索穿越。5结语拉索作为钢箱对拉贯通施工工艺重鉴的组成部 分其铺设的精度直接关系到整个工艺的成败。采 用目舸比较先进的非开挖水平定向钻进施工工艺铺 设拉索，可从导向孔和钻孔两方面进行控制,能满足 拉索铺设的精度要求。如果条件允许，该种施工方 法应进一步完善，机具需进一步枚良,必将在一些小 型的隧道、桥涵施工中发挥更大的作用。到了设计要求经高喷打孔注水检查，抗压强度满足设计要求 （Ka=8-10 MPa）0 2006年3月K）日围堰开挖抽 水结束，完全达到了预期效果,防渗效果很理想。6结语潜孔锤跟管钻进技术在卵石层高压旋喷灌浆工 艺当中的造孔施工漩工进度、质量都取得了非常好 的效果口实践证明，跟管站进技术在卵石层（含大 fiH）高喷施工或其他造孔施工具有较好的推广 应用前景| 维普资讯 h ttp:/34探矿工穆（岩土钻掘工程）2006年第10期| 维普资讯 h ttp:/34探矿工穆（岩土钻掘工程）2006年第10期| 维普资讯 h ttp:/34探矿工穆（岩土钻掘工程）2006年第10期（上接第31页）大，频率较高。由于顶进过程中顶力所受影晌肉素 复杂多变，各种影响因素如轴线偏差、注浆工艺以及 施工停顿等对顶力的影响很难量化施工控制远不 如短距离直线顶管那样容易，要校为准确地讣算和 预测顶力随顶程的变化规律仍然比较困难T现有的 理论计算对长距离急曲线顶管顶力的估算其至都没 有参考意义。因此*要保证长距离大口径急曲线顶 管的顺利顶进就必须配置留有足够余地的顶进设 备,使液压系统不在满负荷下工柞+以便形成良性缩 环状态*要做好现场施工记录*根据出现的顶力异 常情况进行影响因素分析和施工方案的调整0参考文献：1余嵌泉*陈传灿，顶管施工技术M.北京:人民交通出版社* 199B.2夏明瑞計进伦.地下工程既讣施工手册M.北京：中風建滇 工业出版社J9W.L3同济大学隧道及地下工程研究所大口径三堆急曲鏡顶管的 环境探护与控制技术R.S004.4何莲*刘灿生.9巾半同一顶暫施匸的顶力设计忏買研究J.给 水排 tK001,（7）.L51马氓松D. Si亡in轉国盛，尊顶曾和第堂隧道技术M.北京: 人民交通出般社.湖-【6窗华裸，刘龊的，莫辉鸿.頂管侧康齟力理论埜式的探讨J. 岩土力学,2004,（增刊）一7極剋宙房祥光一顶骨頂力的理论讣算与分析J.广京土木与 ,2003,（9）.8生关峰.股坤龙瞒澤明.顶慨顶力计算營式瞬析】一岩土力 .2002,（6）.