柳 斌

(西藏農(nóng)牧學(xué)院 西藏自治區(qū) 林芝 860000)

基于復(fù)雜地層中巖土錨固工程的造孔技術(shù)探析

柳 斌

(西藏農(nóng)牧學(xué)院 西藏自治區(qū) 林芝 860000)

當(dāng)前巖土錨固工程中存在的造孔問(wèn)題已經(jīng)成為相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。本文首先介紹了造孔技術(shù)以及錨固工程的現(xiàn)狀，再提出了針對(duì)復(fù)雜地層造孔技術(shù)的改進(jìn)措施，并給出了面對(duì)不同類(lèi)型底層情況的設(shè)備選用建議。旨在完善巖造孔技術(shù)這一重要環(huán)節(jié)，以期錨固工程能高品質(zhì)高效率的完成。

錨固工程；造孔技術(shù)；改進(jìn)措施；選用建議

0 前言

隨著我國(guó)水利水電設(shè)施、礦產(chǎn)開(kāi)采以及土木建筑工程的迅速發(fā)展，高質(zhì)量工程建設(shè)對(duì)巖土造孔技術(shù)有了更高的要求。尤其是工程建設(shè)范圍的擴(kuò)大，作業(yè)人員需要應(yīng)對(duì)更多樣的復(fù)雜地層，這對(duì)其造孔技術(shù)能力是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn)。為解決復(fù)雜地層造孔施工困難、設(shè)備消耗嚴(yán)重、施工費(fèi)用高昂這一系列問(wèn)題，在提高造孔的質(zhì)量和效率的同時(shí)保障施工人員的安全，這就需要技術(shù)人員對(duì)造孔技術(shù)進(jìn)行不斷完善，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐去改進(jìn)造孔設(shè)備并培訓(xùn)提高施工人員的技術(shù)水平。

1 造孔技術(shù)概述

傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)首先從設(shè)備選擇開(kāi)始，分別選取鉆機(jī)、鉆桿、鉆頭、合金片等用具。為了造孔目標(biāo)更好的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)針對(duì)復(fù)雜地層情況，在鉆孔設(shè)備的幾個(gè)方面進(jìn)行有效強(qiáng)化和改進(jìn)，規(guī)避設(shè)備存在的缺陷，合理的安排施工設(shè)備，使工程建設(shè)具有更高的性價(jià)比。

在傳統(tǒng)造孔思路上進(jìn)行改善，運(yùn)用更優(yōu)的造孔工藝。首先在實(shí)地勘測(cè)后根據(jù)實(shí)際地層情況，從液壓、油動(dòng)以及電動(dòng)鉆機(jī)中選取最合適的，有針對(duì)性的選用雙沖擊接口進(jìn)行前后同時(shí)沖擊。接著在螺旋、六方、套管鉆桿中進(jìn)行選取時(shí)可以應(yīng)用三通接口，使沖擊進(jìn)行過(guò)程中洗孔材料可以通過(guò)向后沖擊。然后針對(duì)底層情況選取環(huán)狀、螺旋、牙輪鉆頭中工作效率最高的，必要時(shí)可以采用多種類(lèi)型鉆頭組合的形式，實(shí)現(xiàn)多功能鉆孔。合金片有刀齒、錐齒、異形齒等，選擇合適的齒數(shù)以及多種齒形配合使用可以有效提高鉆孔效率。最后沖洗材料常用泥漿、水、風(fēng)等，面對(duì)地層細(xì)小裂縫較多時(shí)可以注入石膏粉來(lái)封堵裂縫再用水泥漿來(lái)保護(hù)，應(yīng)對(duì)中型裂縫可以使用石膏、纖維混合物、速干水泥、沙礫等進(jìn)行封堵，應(yīng)對(duì)大型裂縫則需采用鋼筒管材來(lái)保護(hù)壁層。

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)造孔工藝各方面的調(diào)整與改進(jìn)，提高鉆機(jī)、鉆頭、合金片鉆孔時(shí)的效率，減少其磨損消耗，降低設(shè)備成本。優(yōu)化鉆桿與沖擊材料的選用，規(guī)避傳統(tǒng)工藝中的缺陷，使成孔質(zhì)量更佳。以這些方向?yàn)槟繕?biāo)不斷的對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)做出適當(dāng)?shù)母膭?dòng)，會(huì)使一些難以解決的造孔問(wèn)題迎刃而解。

2 錨固工程造孔技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)幅員遼闊，自然環(huán)境復(fù)雜多樣，形成了各具特色的地理區(qū)域。不同地域的地質(zhì)情況大不相同，錨固工程要應(yīng)對(duì)的地質(zhì)條件極為苛刻。由于工程建設(shè)大多在山區(qū)，道路條件極差，工程設(shè)備的運(yùn)輸也極為困難，建設(shè)施工地形崎嶇，施工人員搭建設(shè)備也極其困難。另外，山地地層很不穩(wěn)定，鉆孔施工中常出現(xiàn)坍塌、鉆頭被卡住等問(wèn)題。

2.1造孔工藝

下面針對(duì)一些造孔工藝進(jìn)行詳述，具體從錨桿、錨索兩方面進(jìn)行介紹。

1.錨桿成孔技術(shù)。應(yīng)用錨桿成孔，其深度大概在十米內(nèi)，除了使用一些預(yù)應(yīng)力錨桿所成的孔，深度會(huì)達(dá)到十米以上。目前巖土錨固工程中常使用的是土層錨桿，其鉆孔直徑為七十至一百三十毫米，施工作業(yè)可以分為用水的水作業(yè)法以及無(wú)水作業(yè)法。應(yīng)用水作業(yè)法需要注意幾點(diǎn)操作。第一，施工人員控制鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)操作時(shí)，應(yīng)保證前進(jìn)方向與巖層平面垂直，并時(shí)刻注意調(diào)整方向，確認(rèn)鉆進(jìn)時(shí)鉆頭對(duì)錨位點(diǎn)。第二，安裝鉆桿時(shí)應(yīng)使用潤(rùn)滑油保護(hù)鉆桿，使用后清洗維護(hù)設(shè)備。第三，鉆頭深入至沙礫、砂卵石較多的土層時(shí)，應(yīng)讓內(nèi)鉆桿再向下深入些，防止砂石堵塞。

2.錨索造孔技術(shù)。應(yīng)用錨索成孔，其深度通常僅超過(guò)十米，但少數(shù)會(huì)達(dá)到三十米以上。目前巖土錨固工程中常使用的是巖石錨索，其鉆孔直徑為一百一十至一百五十毫米，施工作業(yè)常采用無(wú)水作業(yè)法，進(jìn)行作業(yè)時(shí)需注意幾點(diǎn)操作。第一，測(cè)量精度要求要高，設(shè)備安裝應(yīng)牢固。第二，進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，鉆壓應(yīng)根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整，保證空內(nèi)通暢。第三，孔洞施工中應(yīng)用水氣混合進(jìn)行鉆進(jìn)，降低空氣中漂浮的粉塵。

2.2鉆孔質(zhì)量的影響因素

在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，影響鉆孔質(zhì)量的方面有許多，分析各種影響因素的成因，避免問(wèn)題的發(fā)生將極大的促進(jìn)工事效率。類(lèi)如復(fù)雜地層條件、巖層縫隙、地下水和土層坍塌等問(wèn)題，可以通過(guò)對(duì)鉆孔過(guò)程進(jìn)行控制來(lái)規(guī)避問(wèn)題的發(fā)生。

1.設(shè)計(jì)合理的孔徑?？妆跁?huì)因?yàn)榭讖降臄U(kuò)大變得不夠穩(wěn)固。鉆孔孔徑設(shè)計(jì)首先要考慮錨固張拉的噸位，在滿足固力條件下，鉆孔孔徑越小越佳，特別是面對(duì)復(fù)雜地層時(shí)，可以先以小孔徑為主。

2.選擇科學(xué)的孔深。同孔徑一樣，孔壁會(huì)因孔深的增大而變得不穩(wěn)定。隨地層的加深，其內(nèi)存在的應(yīng)力更大，鉆孔后隨時(shí)可能坍塌。鉆孔時(shí)應(yīng)注意避免鉆具與孔壁碰撞，控制鉆具的擾動(dòng)量，防止孔壁崩塌。

3.控制鉆孔的時(shí)間。鉆孔過(guò)程中，地層可能因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間受水浸泡而變得極不穩(wěn)定，所以避免成形孔受破壞，應(yīng)盡可能的提高鉆孔速度，減少鉆孔時(shí)間。為迅速完成鉆孔作業(yè)，可以使用效率更高的設(shè)備或使用套管來(lái)保護(hù)孔壁。

4.挑選最佳的洗孔材料。洗孔材料的選擇需要依據(jù)鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的巖屑類(lèi)型來(lái)確定，另外也要考慮地層中的壓力。常用的為水和空氣，在使用水做洗孔介質(zhì)時(shí)，要考慮泥漿的性能。遇到水敏地層時(shí)，首先空氣介質(zhì)。

3 完善造孔技術(shù)的改善措施

鉆孔質(zhì)量是考核鉆孔技術(shù)的重要指標(biāo)，選擇合適的設(shè)備采用正確的操作是確保鉆孔質(zhì)量的內(nèi)在要求。鉆孔質(zhì)量主要表現(xiàn)在孔的軸線上，鉆孔軸線發(fā)生彎曲會(huì)對(duì)錨固產(chǎn)生巨大的影響，其一會(huì)減弱錨索的內(nèi)應(yīng)力的作用，其二錨固過(guò)程會(huì)與孔壁產(chǎn)生摩擦碰撞等問(wèn)題。為減少錨固工程中不良現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)使用較為先進(jìn)的新型設(shè)備，并制定科學(xué)的施工方法和操作工藝，最大限度的克服復(fù)雜地層產(chǎn)生的問(wèn)題。

1.鉆孔設(shè)備。選用鉆孔設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮其使用穩(wěn)定性、工作性能和導(dǎo)向能力幾個(gè)方面。面對(duì)不同的地層情況時(shí)可以使用不同的功能，其輸出能力和鉆進(jìn)效率都能有保障。

2.鉆孔配件。高效率的鉆孔機(jī)具離不開(kāi)優(yōu)質(zhì)的鉆孔配件，鉆桿、鉆頭、接頭以及套管都需要擁有優(yōu)異的強(qiáng)度性能。鉆孔設(shè)備合理的組合可以有效提升鉆機(jī)的性能，所以技術(shù)人員應(yīng)在施工時(shí)重視各配件的工作情況。

3.操作工藝。鉆機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開(kāi)正確的操作步驟，首先，確定鉆機(jī)安裝位置，進(jìn)行鉆機(jī)的安裝，鉆孔時(shí)穩(wěn)定的控制其鉆孔方向。然后在鉆孔時(shí)，若碰到易碎松散的土層，鉆機(jī)的速度要放緩，控制好進(jìn)給的速度與壓力。最后在使用洗孔介質(zhì)時(shí)首選為空氣，其對(duì)孔壁破壞小所以形成孔壁會(huì)更加穩(wěn)定。

4 鉆孔設(shè)備選用建議

工欲善其事必先利其器，性能優(yōu)良的鉆孔設(shè)備是高質(zhì)量高效率工程的關(guān)鍵。高性能的鉆孔設(shè)備主要表現(xiàn)為以下幾方面，第一，鉆機(jī)具備高強(qiáng)度的輸出扭矩且提升性能強(qiáng)。第二，轉(zhuǎn)速范圍大，進(jìn)給深度足。第三，設(shè)備輕便易組裝，性能可靠導(dǎo)向性強(qiáng)。第四，套管耐用強(qiáng)度好，鉆桿直且不易彎，鉆頭破巖能力強(qiáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)雜地層的造孔作業(yè)中常見(jiàn)德技術(shù)問(wèn)題一直未得到很好解決，為了建設(shè)高質(zhì)量的工程，應(yīng)在充分了解地質(zhì)情況的條件下，制定合理的施工工藝，選用優(yōu)良性能的設(shè)備，重視施工技術(shù)的應(yīng)用。

[1] 解曉斌, 王丹. 巖土錨固施工技術(shù)小議[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版, 2014(11).

[2] 李奇. 巖土錨固工程中的施工技術(shù)分析[J]. 建筑·建材·裝飾, 2015(5).

[3] 劉海清. 關(guān)于巖土錨固工程中的施工技術(shù)探討[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì), 2016(30).

TU75

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1007-6344（2017）05-0206-01

柳斌，男，1982年4月，籍貫：陜西省渭南市，學(xué)歷：土木工程本科，職務(wù)：西藏農(nóng)牧學(xué)院水利與土木工程學(xué)院土木工程教研室土木工程專(zhuān)業(yè)專(zhuān)任教師，研究方向：結(jié)構(gòu)、巖土