维普资讯 http://www.cqvip.com ６８ 西部探矿工程 ２００７年第８期 ・地质与矿业工程・ 跟管钻进技术在复杂地层锚索成孔中的应用 ．王 剑 （贵州地质工程勘察院，贵州贵阳５５０００８） 摘要：以某滑坡冶理工程为例，介绍了跟管钻进技术在以堆体积为主的复杂地层中施工锚索孔的施 工工艺及其施工中出现的技术难点和处理方法。 关键词：滑坡治理；抗滑桩；堆积体；锚索；堆积体锚索 中图分类号：Ｐ６３４文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－－５７１６（２００７）０８－－００６８－－０３ １概述 施工过程中部分桩内遇大流量远程补给承压水，最大流 量４０ｒｎ３／ｈ，稳定水位１６ｍ。 某公路位于滑坡体上，滑坡地形陡峻，平均坡度约 ４３。，从监测资料和工程施工所揭示的情况来看，滑坡体 ２堆积体预应力锚索跟管钻进施工 ２．１工程概况 自公路为界分为上下多级，下级又分为浅、中、深三层滑 面。 本工程在设计上，于公路外侧路基边坡上，设计共 布置４３根预应力锚索抗滑桩，每根桩头布置４束１２ ｉ１５．２４锚索，抗滑桩最大设计深度４９．５ｍ，锚索设计最 大深度６１ｍ。在公路内侧的路堑边坡上，设计分别布置 １０肋小框架和３１肋大框架，小框架每肋上设２束９ ｉ１５．２４锚索，长为２１．５ｍ，锚固段长为８ｍ；大框架每肋 上设３束１２ ｊ１５．２４锚索，长为２４．５ｍ，锚固段长度为 １０ｍ。锚索孔孔径均为 １４６ｍｍ。实际施工中，共施工 ４２根堆积体预应力锚索抗滑桩和４１肋堆积体预应力 滑坡区地层由表层的第四系崩坡积物和志留系下 统罗惹坪组钙质泥岩组成。地表为块、碎石上坡堆积 物，多呈松散结构，厚度变化大，大孤石普遍，厚度３～ ５ｍ。志留系罗惹坪组钙质泥岩是崩坡积层的下伏岩 层，包括钙质泥岩和泥岩两类，呈灰、灰绿、灰黑色。钙 质泥岩呈中、厚层状，致密较坚硬，节理裂隙发育，岩层 较破碎，风化程度中等，野外露头可见中厚层状岩体，或 挤压破碎岩块组成碎裂结构的岩体。泥岩以灰黄、灰绿 夹灰色为特征，中薄层构造，破碎风化严重，多呈碎石夹 泥或泥化夹层状及糜棱化条带，含泥量较高，地层出露 点可见破碎泥质结构，该套地层产状ＮＥ４０。～５０。／ｓ５ｏ。 ６５。，局部产状倾北。 ～．锚索框架，每根抗滑桩布置４束锚索，共计１６８束抗滑 桩堆积体预应力锚索，锚索最长施工长度８３．５ｍ，跟管 钻进深度７６ｍ。小框架每肋设２根９ｊ２『ｊ１５．２４锚索，大 框架每肋设３根１２ ｊ１５．２４锚索，最大施工深度３２ｍ， 共计９ ｊ１５．２４锚索５１０ｍ，１２ｊ２『ｊ１５．２４锚索１２４６５． ５６ｍ（包括大框架和抗滑桩锚索）。 ２．２施工流程 施工区地形陡峻，坡体上冲沟发育，崩坡积层透水 性好，富水性差；滑带透水性差，地下水较丰富。本区地 下水主要以基岩裂隙水、孔隙水为主，坡体表层存在上 层滞水。前期勘探揭示坡体地下水以窝状、脉状或片状 分布与埋藏。地下水主要是靠雨水、融雪的人渗补给。 堆积体预应力锚索施工，其主要施工工艺流程见图 １ 厦西耍 —’ 塞鲴— 丝堡 ： 一— 孔壁能自稳 甩堂规钻 通过奎鳖继续鱼 —＿－’ 逃至堡 —— 缉 邋— 垡Ｉ—＿－．瞬鱼壁三 逸—唯 ——・８幽——．Ｉ 二． 璃 图１ 施ＴＴ艺流程图 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第８期 ２．３施工工艺 西部探矿工程 角≯１。；外撇角误差ｇ－ｏ．５。。 ６９ ２．３．１锚孔定位及编号 （１）锚孔放样： ②锚孔孔径参数：孔径１４６ｍｍ。 ③孔深参数： ①利用经纬仪结合红外仪，依据设计单位移交的控 制桩号，先确定４２根抗滑桩的桩排方向，再依据各桩桩 心坐标确定桩心位置。通过不同桩排方向和桩心位置 确定各桩长轴方向，各桩不同锚索的外撇脚确定各锚孔 ａ、各锚孔深度均按设计要求严格执行，并依据现场 监理指令适当调整； ｂ、９００ｋＮ、１２００ｋＮ级锚索锚固长度分别为： 小框架Ｉ 固一８．０ｍ，大框架Ｉ 固＝＝＝１０．０ｍ，抗滑桩 Ｉ 固一１４．０ｍ； 的方向；结合锁口盘高程和桩段长度，计算锚孔在孔口 的位置（距长轴方向中心线的距离和高程），放出锚孔的 ｃ、严格控制有效孔深：△Ｉ ≤５０ｃｍ； 开孔位，用红油漆在所测放的孔位处标明锚孔中心占及 锚孔编号。 ②孔口坐标误差Ｖ－１０ｃｍ。 （２）校正定位：在确定孔位中心和钻机就位后，依据 各孔位的外撇脚和钻孔俯角校正钻机立轴方向，校正的 定位要求： ①各桩上排（１、２号孔）俯角２８。； ②各桩下排（３、４号孔）俯角３２。； ③各桩１、３号孔外撇下游２。，２、４号孔外撇上游 ２。。 （３）锚孔编号：本工程锚索分为抗滑桩预应力锚索、 大框架锚索及小框架功索三种，分别给予编号分类。 ２．３．２钻机就位 对钻机安装平台进行加固、平整，做到不变形，不振 动，确保个别机就位的准确性和稳固性。否则，必须整 改达到要求后方可开孔钻进。 （１）准确性： ①调整钻机立轴轴线和边坡地面的接触点的高程 与孔位一致； ②调整钻机立轴的轴线，使其与设计锚孔中心轴线 的俯角及方位角保持一致； ③由技术人员测校开孔钻具轴线，使其与锚孔中心 轴线方向一致，然后才能开孔； ④在钻进前和每钻进１０ｍ，由技术人员检测钻具轴 线、钻机立轴轴线与锚孔轴线的一致性。 （２）稳固性： ①用卡固管件使钻机卡牢稳固； ②试运转钻机，再次校测开孔钻具轴线与锚孔中心 的轴线，使其保持一致，拧紧紧固螺栓； ③随时保证施钻过程中钻机的稳固性； ④设置孔口导向管或小型导向桩，以保证施工的锚 孔顺直，其倾角、方位角符合设计要求。 ２．３．３造孔 （１）锚孔基本技术参数： ①锚孔中心轴线允许偏差：孔斜误差≯３ ；钻孔偏 ｄ、钻孔应穿过滑动面，将锚固段设置在较新鲜完整 的岩体中。 （２）造孔主要设备和机具： ①造孔设备：４台套ＸＹ一２型钻机、２台套ＭＤ一 ５０型锚固钻机； ②机具：冲击器ＣＩＲ１１０共１０台套，ＪＷｌＯＯ型８ 套，３５０Ｒ共８套； ③造孔钻具：ＣＸＧ１４６、１６８型对心、偏心扩孔跟管 潜孔锤钻具各３０套； ④空桩机：１０ｍ。／ｏ．８ＭＰａ、２０ ｍ。／１．５ＭＰａ各３台； ⑤电动拨管机（自制）４台。 （３）钻进工艺及参数： ①钻进工艺：在崩积层和崩积坡积层以及裂隙较为 发育基岩钻进，采用风动潜孔锤冲击跟管钻进；在裂隙 不发育基岩层采用风动潜孔锤冲击钻进。 ②工艺参数： ａ、钻进压力：开孔时，冲击器紧贴岩面，低压力冲 击，平稳缓慢推进，钻进过程中Ｐ＝＝＝２￣４ｋＮ； ｂ、转速：开钻转速：ｎ一０；钻进转速：ｎ≯５０ｒ／ｍｉｎ； ｃ、风量：Ｑ风＝＝＝９～１７ｍ。／ｍｉｎ；Ｐ风一０．７～ １．０ＭＰａ； ２．３．４扫孑Ｌ、清孑Ｌ、｛贝０孑Ｌ （１）扫孔：钻孔钻到设计的孔深后，用同级钎头扫 孔，保证终孔直径； （２）清孔：终孔后的清孔，采用＞０．８ＭＰａ压缩空气 冲孔排碴，保证孔底残存岩渣低于沉碴段顶端； （３）测孔：综合测定钻孔各项技术指标，必须符合设 计规范要求。 ３跟管钻进在复杂地层情况下的工艺措施 ３．１深厚覆盖层 （１）滑坡体的主要组成岩体在平面分布上沿公路 方向呈波状起伏特征，存在窿起的褶曲构造，形成了严 重的破碎带或断层挤压带，特别是在第三层滑面以上， 由于地层结构松散，垮塌、架空、漏风严重，夹泥、遇水、 造孔护壁排碴困难；为了能进一步了解滑坡体地层结构 维普资讯 http://www.cqvip.com ７Ｏ 西部探矿工程 ３．３地下水和承压水 ２００７年第８期 情况，指导锚索成孔施工，在进场之初分别对小框架及 抗滑桩部位施工两个取芯孔，结果与设计提供地层情况 在钻遇地下水、承压水时，跟管钻进的排碴、排粉效 果较差，可加入一定的泡沫剂，同时增大风量强行吹孔。 如果仍不能解决正常钻进，可提钻具、下栓塞、通过钻杆 注浆处理该地层，待凝后继续扫孔钻进。 ３．４黄粘土层及其他软弱夹层 基本吻合。 （２）针对现场具体地层情况，综合考虑工期要求、设 备、工艺水平等因素，积极组织技术人员开展科技攻关， 优化偏心跟管钻具，自行设计了分体式无锁对心跟管钻 具、无锁自锐式对心跟管钻具、电动拨管机等设备和机 在钻遇黄粘土、滑面、其他软弱夹层，若为干孔（无 具，确保了锚索施工的质量和工期。 地下水），采用降低钻进速度、多提动钻具、充分排粉的 （３）在抗滑桩锚索施工区覆盖层较厚，松散破碎严 处理措施；若有地下水，加入一定的泡沫剂，同时增大风 重，加大了造孔难度，而现有设备跟管钻进深度有限，遂 量。如果仍不能正常钻进，起钻具、下栓塞和钻杆注浆 采用了异径跟管、一次性跟管钻具、孔底割管等施工工 处理该地层，待凝后继续钻进。 艺，确保了造孔达到设计要求，取得良好效果。 ４结束语 ３．２破碎地层段 针对施工中遇到的不同复杂地层，通过采取以上不 在钻遇破碎地层时，钻具发生剧烈跳动现象，钻进 同的技术措施，都能较好地通过该段地层，顺利造孔，取 负荷加大，甚至坍孔、埋钻、卡钻，给正常钻进施工带来 得了良好的技术效果。但是在起拔套管时，由于套管小 定的影响，为此，必须采取有效措施，以保证正常钻进 孑Ｌ壁围岩可能被水泥浆液固结在一起，无法起拔套管， 一施工。 造成了一定的经济损失，有待进一步技术攻关，寻找较 好的解决措施。 参考文献： （１）崩坡积层采用跟管钻进工艺，待锚索钢绞线和 压浆管送人孔底后，方可拨出套管。 （２）在基岩接触面岩层较破碎，尤其是采用偏心跟 管时，易出现卡钻、掉钻等孔内事故，因此，必要时采用 ［１］武汉地院．钻探工艺学（上、中、下册）［Ｍ］．北京：地质出版 社，１９８０． 注浆固结孔壁的措施，待凝固后，继续扫孔钻进。 通过以下处理措施，都能够顺利通过破碎地层，在 ［２］ 张华．预应力锚索整冶高边坡病害施工技术［Ｊ］．西部探矿 工程，２００３，１５（４）：１７８—１７９。 起拔套管时也能顺利拔出套管，加快了钻进速度，取得 了良好的技术效果。 … ＿ｖ＿ ……… ～■ （卜接第６７页） 用１，２ｒａｍ油嘴试气，日产气６２８６６ｍ３，经压裂改造后，日 产气２０２１９０ｍ。的工业气流，计算单井可控储量５１．２４× １０。ＩＴＩ。，含气面积１７．２ｋｉｎ。，取得了较好的勘探效果。 ４大庆油田欠平衡钻井技术应用前景 由于欠平衡钻井能够带来较高的综合效益，因此， 国内外相继开展欠平衡钻井技术的开发与应用。但在 ｆ。－＿。‘一 ”Ｉ ｊ一…ｍ 欠平衡钻井技术的研发与应用过程中尚存在诸多问题， 制约着欠平衡钻井技术的广泛应用，随着人们对欠平衡 钻井技术认识的进一步加深，以及各油田勘探开发的不 断深入，欠平衡井的数量将会越来越多，相应带来的问 题就越显重要。因此欠平衡钻井所要做的工作还很多。 ｊＩ． （１）有利于及时发现和保护储层的全过程欠平衡钻 井技术有待进一步发展与完善。 （２）有利于提高深层勘探钻井速度的气体钻井技术 图２井深与环空压力分布的关系曲线 ０：５２达到最大１００２８ｍ。／ｈ的工业气流，火焰高度逐渐升 有待进一步研究和攻关。 高，约８－－－ｌＯｍ，５：３６气量减弱至２７００ｍ。／ｈ，火焰高度下 （３）开展开发井欠平衡钻井完井工艺技术研究。 降至３～５ｍ。该井设计欠平衡井段９７０ｍ（２９３０～ （４）将欠平衡钻井技术与水平井、小井眼井等特殊 ３９００ｍ），实际钻进５９８ｍ（２９３０￣３５２８ｍ）。该井完井采 工艺井相结合。
