跟管钻进在破碎岩体中的工程应用.doc

锚杆跟套管成孔工艺在破碎岩体中的工程应用一、工程概况1、基本概况国道318线二郎山至康定公路改建工程（简称：二康路）是G318线甘孜州境内重要的一段，线路全长74.58公里，采用二级公路标准，设计时速40KM。2、地质条件二康路沿大渡河及其支流展布，沿线属构造侵蚀高、中山地形，高程多在1500米以上，部分高于2200米。河谷深切，山坡陡峻，多数山坡自然坡度为3045，部分段边坡呈直立陡壁，甚至倒坡。沿线基岩主要为元古界花岗闪长岩，经历多次大的构造运动，所以地质构造复杂。受二郎山断层和泸定断层影响，边坡岩体节理裂隙发育，岩体破碎，多呈碎块状，岩石强风化层厚度较大。沿线崩坡积土层较厚且松散。二康路BP1、BP2及BP3合同段中多数边坡，基岩裸露，为强风化全风化花岗岩，节理裂隙发育，岩体极为破碎，表层几乎为散体结构。存在多组不利外倾结构面，长时间受风化及雨水冲刷侵蚀，易形成浅层滑坡，不利于二康路正常运营。3、设计概况针对岩体极为破碎，节理裂隙发育，结构松散的地质状况，设计上采取清除坡面松石、浮土，坡面挂网喷砼+垫墩锚杆防护。钢筋网为8圆钢，网间距为20cm，喷射砼强度为C20，厚度为12cm。压力注浆锚杆长度为611米，杆体为32螺纹钢筋，锚孔孔径110，注浆采用0.20.4Mpa的水泥砂浆，强度为M30；短锚杆长2米，孔径50，杆体为18螺纹钢筋，采用无压注浆，砂浆强度为M30。坡脚设挡墙，挡墙与边沟间和挡墙顶平台，作为绿化用地，以增强总体美观效果。二、施工情况锚杆施工工艺流程主要为三大部分，即锚杆造孔、孔内下锚杆体和注浆。施工中，由于地域不同，地质条件的千变万化，锚杆造孔成为最关键的工序，其能否成功关系到工程的成败。根据二郎山地区复杂的地质环境条件，我们在消化设计的基础上，决定先进行造孔工艺试验，为大规模施工积累经验和提供设计修改的相关参数。1、造孔钻进试验由于是边坡加固施工，在未加固前的边坡存在多种不安全因素，设计上要求锚杆成孔严禁采用注水钻进的湿法工艺，故试验只能在采用干法钻进的工艺上考虑，而干法钻进目前只有采用以压缩空气为动力的潜孔钻成孔工艺。根据设计要求，611米压力注浆锚杆孔径为110，先采用QC-D型潜孔钻机进行造孔试验。该钻机的造孔原理是以电动机为动力和相关减速旋转机构，利用高压空气推动潜孔锤旋转冲击合金钢钻头击打岩体，碎渣由高压空气吹扫，沿钻杆和成孔壁间隙排出孔外，从而形成锚孔。试验中发现该工法无法成孔，主要有以下几方面原因：1、由于岩体破碎，质地不均，结构松散，不能被钻头冲击成粉状碎块后排出，造成阻力增大，钻机无法旋转。2、钻进过程的扰动，造成已成孔段塌孔，钻具卡死，无法收回。3、岩体结构松散，差异较大，造成钻进过程中导向不准，钻杆弯曲断裂，无法成孔。通过对潜孔钻常规成孔工法试验表明，针对该段边坡的地质环境条件，无法形成稳定的锚孔。为此，我们根据设计要求和以往锚索成孔施工经验，决定试验跟套管钻进工艺，通过试验表明能够成孔，成孔质量完全满足设计要求。2、跟套管造孔工艺原理钻进采用MG-50型液压钻，该钻机的特点是扭矩及顶升压力大，钻具配套适应性强，成孔深且质量高。配套钻具为跟管钻进的潜孔锤和偏心钻头，潜孔锤利用高压空气为动力做功。钻具组成：127套管（长度为2米标准节和1米的调整节，接长采用丝扣联结）、管靴、潜孔锤冲击器、偏心钻头、73空心钻杆、拔管器。工作原理：其工作原理类似于潜孔钻，不同点在于其在钻进的过程中带动套管一同进入。套管的跟进是通过潜孔锤锤击连接在套管上的管靴，同步跟进。套管的主要作用是护壁，防止在成孔过程中对岩体扰动掉块，另一个作用是套管直径较钻杆大，刚度较好，防止钻杆弯曲，提高成孔质量。套管加工为定型产品，可多次重复使用，以减少成本费用。工艺流程：搭设钻机操作脚手架测定孔位钻机安装就位安装钻具钻孔成孔后吹扫排渣拆除钻具钻杆推放75钢花管推放锚杆拔套管锚杆注浆验收施工要点：1、钻机脚手架要满足安全操作要求，要能承受钻进过程中的振动冲击等荷载。2、钻机、钻具、套管在施工前要反复检查，有裂纹和丝扣滑丝的钻杆和套管一律不能使用。3、造孔过程中，通过复杂地段轻压、慢钻、反复吹扫，缓慢通过。发现有突进和卡钻现象一定查明原因，排除故障后才能进行施工。勤检查钻杆、套管、管靴的外观情况，发现有裂纹和其他异常应更换，以防止钻杆、套管和管靴断裂无法钻进的情况发生。4、造孔完成退钻具时，动作一定要缓慢，以防操作力度过大，损坏偏心钻头和管靴。5、拔出套管时，液压千斤顶顶升时要慢，用力均匀，以防止套管从丝扣处断裂。3、短锚杆成孔工艺改进在短锚杆成孔试验中，我们试验了常规的凿岩机成孔、煤电钻成孔以及电动回旋钻成孔，由于地质原因，均无法成孔。我们对通常工艺进行了总结，根据岩体松散，裂隙发育破碎的情况，采用风动冲击钻，击入钻有出浆孔的32钢花管，利用花管护壁成孔，在钢花管内插入钢筋注浆形成锚杆。三、效果分析压力注浆锚杆采用跟管钻进成孔，取得了较好的成功，解决了常规成孔法施工中的种种困扰。成孔效果满足设计要求，通过锚杆拉拔力试验等，各种指标均满足设计要求。同时设计上为了满足套管拔出后坍孔和锚杆防护要求，采取了孔内推放75钢花管来满足护孔要求和提高锚杆的防腐能力。跟管钻进成孔在锚索施工中被广泛使用，但因其工艺相对较复杂，锚杆成孔中很少使用跟管钻进。由于跟管钻进工艺复杂，施工程序繁多，其造孔速度较常规工艺缓慢，可以通过增加投入来解决工期问题。