淺探深孔帷幕灌漿孔斜成因與處理

（黑龍江省水利第五工程處，黑龍江 綏化 152400）

1 概述

深孔帷幕灌漿的質(zhì)量好壞關(guān)系到大壩基地的設(shè)計(jì)是否安全。因?yàn)楦鞣N原因的綜合結(jié)果往往會(huì)使鉆孔的方向與設(shè)計(jì)施工之前預(yù)測(cè)的方向偏離開來。當(dāng)然，眾所周知，如果鉆孔的方向與設(shè)計(jì)施工前預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)的方向偏離度不大的話，可以完全忽略其影響，但是如果偏離度過大的話，將會(huì)產(chǎn)生很重要的影響，比如會(huì)引起事故的發(fā)生，工程的質(zhì)量不符合既定的標(biāo)準(zhǔn)，效率低下；如果更為嚴(yán)重的偏離的話，將會(huì)造成連續(xù)帷幕現(xiàn)象，使得其灌漿質(zhì)量大大下降，不可以滿足設(shè)計(jì)前對(duì)灌漿的要求，使灌漿生產(chǎn)地升本大大提高。因此，我們要熟練掌握鉆孔技術(shù)，在施工前對(duì)鉆孔的偏斜度進(jìn)行精致的測(cè)量，在施工時(shí)嚴(yán)格運(yùn)用嫻熟的技術(shù)對(duì)鉆孔方向進(jìn)行控制，使之在可以允許的范圍之內(nèi)。及此，本文將通過實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)孔斜的成因提出解決方案并合理進(jìn)行解決。

2 對(duì)孔斜產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析

由于孔斜鉆孔事故產(chǎn)生的愿意多種多樣，所以不同的情況要進(jìn)行不同的分析，但是這些情況可以全部歸結(jié)為由于地質(zhì)的條件不良和技術(shù)不成熟以及使用方法不對(duì)等引起。孔徑是在物體表面上孔的直徑。是指多孔固體中孔道的形狀和大小。孔其實(shí)是極不規(guī)則的，通常把它視作圓柱形而已其半徑來表示孔的大小。孔徑分布常與吸附劑的吸附能力和催化劑的活性有關(guān)。孔半徑在十納米以下的孔徑分布可用氣體吸附法測(cè)定，部分中孔和大孔的孔徑分布可用壓泵法測(cè)定。

2.1 地質(zhì)的條件不良

由于地質(zhì)方面所造成的條件不恰當(dāng)所用一般問題出現(xiàn)在鉆孔巖石的性質(zhì)上，一般為：

2.1.1 在鉆進(jìn)松散的覆蓋層時(shí)，要觀察覆蓋層的厚薄程度，覆蓋層薄的話可以放心進(jìn)行鉆進(jìn)，但是如果遇上較厚的覆蓋層，則在鉆進(jìn)時(shí)比較容易改變其方向。究其原因，主要是由于覆蓋層的不確定性，活動(dòng)性很強(qiáng)，鉆出孔徑較大，不能形成較強(qiáng)的控制，也不可以保證鉆進(jìn)的方向。

2.1.2 因?yàn)殂@頭在鉆進(jìn)時(shí)土質(zhì)的軟硬是不同的，所以在鉆進(jìn)有一定傾斜度的巖石時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的速度以致改變鉆進(jìn)的方向。

2.1.3 厚度較大的巖層中由于鉆進(jìn)時(shí)孔徑很大，在鉆進(jìn)時(shí)不受控制，再有就是那些破碎嚴(yán)重的巖層，在鉆進(jìn)時(shí)如果遇到土質(zhì)很硬的時(shí)候也會(huì)改變方向。

2.1.4 最容易造成鉆孔的偏斜現(xiàn)象的就是當(dāng)鉆進(jìn)沙欒石層中。由于石頭會(huì)對(duì)鉆頭作用產(chǎn)生阻力，并且阻力的大小和方向不均衡，改變方向。

2.1.5 在空洞遇到腐蝕時(shí)，出現(xiàn)大斷裂時(shí)也會(huì)出現(xiàn)鉆孔偏離設(shè)計(jì)方向的情形發(fā)生。

2.2 不合時(shí)宜的技術(shù)條件

因?yàn)檫\(yùn)用不恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)實(shí)施偏離的措施造成的偏離現(xiàn)象主要通過以下形式進(jìn)行表現(xiàn)：

2.2.1 在鉆孔進(jìn)行鉆進(jìn)的過程中，如果鉆孔和立軸并不在一條線上的話，就會(huì)使鉆孔產(chǎn)生偏離。

2.2.2 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(huì)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(shí)，比長(zhǎng)巖心管的歪斜度更大，產(chǎn)生的孔斜度也更為嚴(yán)重。

2.2.3 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∫膊灰恢拢瑩Q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)。

2.3 使用不恰當(dāng)?shù)牟僮鞣椒?/p>

一般來講，造成鉆孔偏離現(xiàn)象最直接的原因就是因?yàn)槭褂昧瞬磺‘?dāng)?shù)牟僮鞣椒ā?/p>

2.3.1 壓力過大，在鉆孔鉆進(jìn)時(shí)由于受到了很大的壓力作用，致使鉆桿在多個(gè)地方發(fā)生嚴(yán)重彎曲的現(xiàn)象，由其不同的地質(zhì)條件也會(huì)產(chǎn)生不同的影響，不好的地質(zhì)會(huì)使鉆孔偏離加大。

2.3.2 由于使用了磨損度過大的材質(zhì)進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，往往會(huì)因?yàn)樵谇腥霑r(shí)出現(xiàn)情況，及其不穩(wěn)定，使得鉆頭鉆進(jìn)的方向改變了。

2.3.3 排量過大的沖洗液的作用。當(dāng)鉆孔進(jìn)入比較容易坍塌的巖層時(shí)，并且高壓力作用，會(huì)造成孔壁的嚴(yán)重破壞。鉆桿過大不好控制也容易造成偏離現(xiàn)象。

3 孔斜將影響孔內(nèi)造成事故發(fā)生

孔斜如果產(chǎn)生嚴(yán)重的偏離的話，將會(huì)造成連續(xù)帷幕現(xiàn)象，使得其灌漿質(zhì)量大大下降，不可以滿足設(shè)計(jì)前對(duì)灌漿的要求，使灌漿生產(chǎn)地升本大大提高。

3.1 孔斜造成的危害是很重大的，孔斜會(huì)加劇孔壁坍塌、掉塊、巖層錯(cuò)動(dòng)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。

如果鉆孔在上述部位發(fā)生了較為嚴(yán)重的偏斜，會(huì)很容易產(chǎn)生孔壁坍塌、掉塊、巖層錯(cuò)動(dòng)，使原有地層的活動(dòng)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

鉆孔是用鉆頭在實(shí)體材料上加工出孔的操作。這里講述了勘探工作里的鉆孔工作，以及鉆孔需要的輔助工具以及部分應(yīng)急措施方法。如果鉆孔產(chǎn)生的偏離比較嚴(yán)重，在鉆具通過孔壁巖石摩擦的巨大作用下，產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。鉆具，顧名思義，是鑿洞、鉆孔等與之相關(guān)使用的工具。為專門目的而配備的裝備、儀器和機(jī)械。如：深井鉆具，石油鉆具等。鉆塔及為鉆孔和日后抽油所必要的機(jī)房和其它全套設(shè)備。是一種為其他類鉆孔用的類似的裝置。當(dāng)進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大阻力，并且阻力的產(chǎn)生體現(xiàn)在同一接觸面上，增加了對(duì)鉆具這段的概率。

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

4 預(yù)防孔斜的措施

4.1 鉆機(jī)的安裝要水平牢固，立軸中心與鉆孔中心應(yīng)在同一條垂直線上，并按要求的孔向?qū)?zhǔn)孔位開孔，以使鉆進(jìn)中不擺不晃。

4.2 孔口管必須牢固并滿足要求，在開孔鉆進(jìn)與淺孔階段鉆進(jìn)中，立軸鉆桿不能太長(zhǎng)，否則鉆進(jìn)時(shí)擺動(dòng)性大，致使立軸轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)，造成鉆具擺動(dòng)性增大。

4.3 使用符合規(guī)格的各種鉆孔器具，并隨時(shí)檢查，如發(fā)現(xiàn)有彎曲的鉆具或有磨損較嚴(yán)重的立軸導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。在淺孔鉆進(jìn)階段，一般情況下，使用的巖心管長(zhǎng)度較大一些為宜。

4.4 孔較深以后，即開始需要從地面減壓鉆進(jìn)時(shí)，特別要注意鉆壓的調(diào)整，同時(shí)要注意提升吊環(huán)必須與立軸及鉆孔中心線在一條直線上。

4.5 鉆進(jìn)中，當(dāng)巖石換層時(shí)，不論是由軟變硬還是由硬變軟，或者是由完整變破碎，破碎變完整等情況，均應(yīng)減壓減速鉆進(jìn)，對(duì)其進(jìn)尺的速度和沖洗液的流量及壓力也應(yīng)加以適當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

4.6 鉆進(jìn)中，應(yīng)勤檢查鉆機(jī)有無移動(dòng)，立軸鉆進(jìn)的方向有無變化，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)糾正。

4.7 為防止孔斜發(fā)生，必須熟悉所使用機(jī)械性能和鉆孔方法的特點(diǎn)，經(jīng)常研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在深孔帷幕的鉆孔中，應(yīng)對(duì)孔斜及時(shí)測(cè)量，及時(shí)準(zhǔn)確地掌握鉆孔的偏斜情況，以利于及時(shí)處理。

[1]王洪庚，程水盛.談深孔帷幕灌漿孔斜成因和處理[J].江西水利科技，2008.

[2]孫建軍.深孔帷幕灌漿孔斜成因與處理[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2009.