大壩地基施工，如何保證深孔帷幕灌漿不出錯？

 1、引言

　　為保證大壩地基安全，深孔帷幕灌漿質(zhì)量與否是至關(guān)重要的。事實(shí)上，因?yàn)楦鞣矫娴脑?，鉆孔與設(shè)計方向往往會產(chǎn)生不一致的偏斜變化。如果鉆孔產(chǎn)生的偏斜度很小，其影響是不大的；假如偏斜度嚴(yán)重發(fā)展，不僅對鉆進(jìn)質(zhì)量、事故發(fā)生率、鉆進(jìn)效率等方面產(chǎn)生不良的影響，而且會嚴(yán)重影響具有一定防滲標(biāo)準(zhǔn)的“連續(xù)帷幕”的形成，使灌漿質(zhì)量不能達(dá)到要求，以致不得不進(jìn)行一定量的補(bǔ)充灌漿，從而使帷幕的造價提高。所以，我們不得不對孔斜由發(fā)生到處理等一系列技術(shù)問題加以掌握，以便在深孔帷幕灌漿中將孔斜控制在規(guī)程要求的容許偏差值內(nèi)。在此，主要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)性地探討深孔帷幕灌漿孔斜成因及其防治措施，以供借鑒。

　　2 、孔斜成因分析

　　孔斜作為鉆孔事故產(chǎn)生的原因較多，視其主客觀因素可歸納為地質(zhì)條件不良，技術(shù)條件不適宜，操作方法不當(dāng)?shù)?個方面。

　　2.1 地質(zhì)條件不良

　　在地質(zhì)條件方面，集中表現(xiàn)在鉆孔內(nèi)巖石的力學(xué)性質(zhì)上，主要為：

　?。?）鉆進(jìn)松散覆蓋層時，覆蓋層越厚，越容易改變鉆孔的方向。其主要原因是覆蓋層具有較強(qiáng)的活動性，鉆出的鉆孔孔徑較大時，勢必對粗徑鉆具不能形成強(qiáng)有力的控制，因而不能保證鉆進(jìn)方向的一致性；

　?。?）在有一定傾角的、軟硬交替的巖石中鉆進(jìn)，由于鉆頭在同一接觸面上有軟硬不同的巖層，因此，可鉆性不同的巖層會產(chǎn)生不同的鉆進(jìn)速度，從而改變鉆頭的鉆進(jìn)方向；

　?。?）在厚度大、破碎較嚴(yán)重的巖層中鉆進(jìn)，其鉆孔孔徑也較大，粗徑鉆具在鉆進(jìn)方向上不容易被控制。此外，破碎巖層往往是軟硬巖層共存，因此，鉆頭容易改變方向；

　?。?）砂卵石層中鉆進(jìn)，鉆孔最容易偏斜。因?yàn)榈[石的圓滑對鉆頭產(chǎn)生偏滑作用，形成不均衡的阻力，易改變鉆頭前進(jìn)的方向；

　?。?）在遇到溶蝕孔洞、大斷裂帶或老空洞等情況時，亦會產(chǎn)生鉆孔的偏斜。

　　2.2 技術(shù)條件不適宜

　　因采用與實(shí)際不相宜的技術(shù)措施造成的鉆孔偏斜，主要表現(xiàn)為：

　?。?）在開孔鉆進(jìn)或淺孔階段的鉆進(jìn)中，鉆機(jī)立軸與鉆孔不在同一條中心線上，這會直接影響鉆孔偏斜；使用過高的立軸鉆桿與磨損較嚴(yán)重的立軸鉆桿定向套管，容易使立軸產(chǎn)生較大的擺動，直接影響到鉆頭在孔底鉆進(jìn)時的不穩(wěn)定性；帷幕深孔一般都要安裝孔口管，如果孔口管不正，也會直接影響到開孔鉆進(jìn)時的方向；

　?。?）使用了彎曲的鉆具或過短的巖心管。巖心管、鉆桿等的彎曲，都會使鉆具連接后不正，從而影響鉆進(jìn)的方向。使用過短的巖心管，在孔內(nèi)歪斜時，比長巖心管的歪斜度更大，產(chǎn)生的孔斜度也更為嚴(yán)重；

　　（3）在由大孔徑換小孔徑或擴(kuò)孔鉆進(jìn)過程中，因?yàn)榭妆诟鞑坑捕炔灰唬讖酱笮∫膊灰恢?，換徑后的鉆頭很難保持在與原孔中心線一致的方向向下鉆進(jìn)；

　?。?）孔徑越大，受壓鉆桿產(chǎn)生的彎曲、拉伸、扭曲也會增大，使鉆頭在孔底鉆進(jìn)時不穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而使鉆進(jìn)方向發(fā)生變化；

　　（5）金剛石鉆頭胎體硬度不一致與金剛石顆粒分布不均一，或硬質(zhì)合金鉆頭底出刃尺寸不同，也會直接影響到鉆進(jìn)方向的改變。
前面兩個原因，屬于人為無法控制的，下面是屬于人為可以自我避免的，對專業(yè)帷幕灌漿有很大幫助。

　　2.3 操作方法不當(dāng)

　　操作方法的不當(dāng)往往是產(chǎn)生鉆孔偏斜的直接原因。
（1）鉆進(jìn)時過大的加壓，使鉆桿產(chǎn)生多段處的嚴(yán)重彎曲，特別是在不利的地質(zhì)條件下，對產(chǎn)生鉆孔偏斜的影響會更大；
（2）使用磨損過鈍的金剛石或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，會因在金剛石顆?；蚝辖鹆Ｏ驇r石內(nèi)切入不穩(wěn)定的情況下，容易改變鉆頭的鉆進(jìn)方向；
（3）在松散易坍塌的巖層中鉆進(jìn)，沖洗液的排量過大，壓力過高，特別是使用粘度很小的泥漿或清水作沖洗液時，會較嚴(yán)重地破壞孔壁，造成孔內(nèi)某一局部的坍塌，使孔徑擴(kuò)大。
由此不易控制鉆桿過大的彎曲，致使粗徑鉆具容易產(chǎn)生偏斜。

　　3、孔斜對產(chǎn)生孔內(nèi)事故的影響

　　鉆孔一旦發(fā)生較嚴(yán)重的孔斜，將會給鉆孔施工過程帶來很多難題。嚴(yán)重的孔斜，不僅會加劇孔內(nèi)事故的發(fā)生，而且會增加已發(fā)事故處理的復(fù)雜性。

3.1 孔斜會加劇孔壁坍塌、掉塊、巖層錯動等地質(zhì)因素所易造成的孔內(nèi)埋鉆、卡鉆擠夾等事故

在松軟、破碎的巖層中鉆孔，不采取有效的護(hù)壁措施，就有可能產(chǎn)生孔壁坍塌，造成鉆具的埋擠、陷埋事故；在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地層中鉆進(jìn)，當(dāng)遭遇到局部地層結(jié)構(gòu)不堅固、不完整時，會因巖層自身牢固性不夠，鉆桿在孔內(nèi)回轉(zhuǎn)碰打，沖洗液沖刷破壞，使其部分巖石破裂而掉入孔內(nèi)，造成鉆具的擠夾，給鉆具的提升或下降帶來困難；在節(jié)理多、傾角大、破碎多等容易活動的巖層內(nèi)鉆孔，往往會發(fā)生成批的巖石塊（孔壁巖石）向孔內(nèi)滑動，使鉆孔變形，產(chǎn)生因巖層部分錯動的卡鉆擠夾事故。
如果鉆孔在上述部位發(fā)生了較為嚴(yán)重的偏斜，會很容易產(chǎn)生孔壁坍塌、掉塊、巖層錯動，使原有地層的活動性增加，穩(wěn)定性減弱，影響范圍也相應(yīng)擴(kuò)大，使孔內(nèi)埋鉆、卡鉆、擠夾事故發(fā)生的頻率增加。

　　3.2 鉆具折斷事故的機(jī)率增加

　　鉆孔的嚴(yán)重偏斜，使高速回轉(zhuǎn)的鉆具在孔壁巖石的磨擦作用下，磨損相當(dāng)嚴(yán)重。鉆具在孔內(nèi)回轉(zhuǎn)時，會因鉆孔較大偏斜產(chǎn)生很大阻力，而此阻力又集中表現(xiàn)在孔內(nèi)的彎曲接觸上。因此，也就使鉆具折斷的機(jī)率增加。

　　3.3 在偏斜度較大的鉆孔內(nèi)，發(fā)生鉆具折斷事故后會影響事故的正常處理，增加其處理的復(fù)雜性

　　鉆桿折斷以后，其下部的斷頭會因孔斜而深藏在大孔徑段內(nèi)，使打撈矢錐不易對上斷頭；如果鉆孔方位的偏斜變化較為復(fù)雜，盡管孔壁是完整的，打撈矢錐也不易碰上斷頭；假如鉆孔方位的偏斜無多大變化，也會因孔斜度較大，打撈矢錐與鉆桿斷頭不容易端正的接觸。在上述情況下，往往不得不改變打撈方法，也就相應(yīng)地增加了打撈時的復(fù)雜性。

鉆孔 巖層 鉆頭

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