帷幕灌漿中孔斜的成因與控制措施

摘 要：在深孔帷幕灌漿鉆孔施工中，鉆孔與設(shè)計方向往往會產(chǎn)生不一致的偏斜變化。偏斜度嚴重，不僅對鉆進質(zhì)量、事故發(fā)生率、鉆進效率等方面產(chǎn)生不良的影響，而且會嚴重影響具有一定防滲標準的“連續(xù)帷幕”的形成。通過對孔斜成因及其不良影響分析，提出了孔斜的預防和處理措施。

關(guān)鍵詞：帷幕灌漿；孔斜成因；質(zhì)量控制

1引言

為保證大壩地基安全，深孔帷幕灌漿質(zhì)量的高低是至關(guān)重要的。事實上，因為各方面的原因，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；假如偏斜度嚴重發(fā)展，不僅對鉆進質(zhì)量、事故發(fā)生率、鉆進效率等方面產(chǎn)生不良的影響，而且會嚴重影響具有一定防滲標準的“連續(xù)帷幕”的形成，使灌漿質(zhì)量不能達到要求，以致不得不進行一定量的補充灌漿，從而使帷幕的造價提高。所以，必須對孔斜由發(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)程要求的允許偏差值內(nèi)。在此，主要根據(jù)實際經(jīng)驗，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

2. 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)巖石的力學性質(zhì)上，主要為：

2.1. 鉆進松散覆蓋層，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有力的控制，因而不能保證鉆進方向的一致性。

2.1. 在有一定傾角的、軟硬交替的巖石中鉆進，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)生不同的鉆進速度，從而改變鉆頭的鉆進方向。

2. 技術(shù)條件不適宜 因采用與實際不相宜的技術(shù)措施造成的鉆孔偏斜，主要表現(xiàn)為：

2.2. 在開孔鉆進或淺孔階段的鉆進中，鉆機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時的方向。

2.2. 在由大孔徑換小孔徑或擴孔鉆進過程中，因為孔壁各部硬度不一，孔徑大小也不一致，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。

2. 操作方法不當 操作方法的不當往往是產(chǎn)生鉆孔偏斜的直接原因。

2.3. 鉆進時過大的加壓，使鉆桿產(chǎn)生多段處的嚴重彎曲，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。

2.3. 在松散易坍塌的巖層中鉆進，沖洗液的排量過大，壓力過高，特別是使用黏度很小的泥漿或清水作沖洗液時，會較嚴重地破壞孔壁，造成孔內(nèi)局部的坍塌，使孔徑擴大。

3孔斜對鉆孔質(zhì)量的影響

灌漿施工因孔斜而不能正常進行。有了良好的灌漿孔，才能實行良好的灌漿。鉆孔偏斜必然會使灌漿孔的孔壁不圓和不平整，給安設(shè)栓塞造成困難。帷幕灌漿一般采用孔口封閉器的方式灌注，大多數(shù)將鉆桿作為射漿管用，因有鉆孔孔壁的彎曲，鉆桿在孔內(nèi)也呈彎曲狀態(tài)，在灌漿特別是灌注濃漿時，很容易發(fā)生“固死”鉆桿的現(xiàn)象，從而影響灌漿的順利進行。

4孔斜對灌漿質(zhì)量的影響

孔斜所造成的灌漿孔孔距的變化使相鄰孔的有效充填范圍彼此銜接不起來，從而使灌漿帷幕不能達到規(guī)定的防滲標準，灌漿質(zhì)量受到影響。

漿液在巖石縫隙中的擴散范圍受灌漿壓力、漿液性質(zhì)、巖縫發(fā)育特征及施工工藝等因素的影響。同一性質(zhì)的漿液在不同壓力、不同地質(zhì)條件下，擴散充填的范圍差異性很大。灌漿孔距的確定，過去應用最多的是憑經(jīng)驗判斷，現(xiàn)在一般是在現(xiàn)場作灌漿試驗。經(jīng)過試驗后確定的孔距相對于某一壩址地質(zhì)狀況來說是較為合理的，它的最主要的特點是使相鄰灌漿孔漿液的充填范圍能彼此銜接，而且到最后既不會遺留下能導致透水性超過標準的大裂縫，又不使搭接重疊的部分太少，以能形成一個具有一定防滲標準的“連續(xù)帷幕”，又使鉆孔量最少。但鉆孔產(chǎn)生偏斜后，無疑會破壞相鄰鉆孔間漿液充填時的這種“銜接”關(guān)系，灌漿不能達到預期目的。

5孔斜的預防與處理措施

控制鉆孔鉆進方向，使之不發(fā)生嚴重偏斜是一項很復雜的技術(shù)工作。采取何種技術(shù)措施防止鉆孔偏斜或鉆孔產(chǎn)生嚴重偏斜后如何處理，都必須將影響鉆孔偏斜的3方面因素結(jié)合起來全面加以考慮。

5. 預防孔斜的措施 ①鉆機的安裝要水平牢固，立軸中心與鉆孔中心應在同一條垂直線上，并按要求的孔向?qū)士孜婚_孔，以使鉆進中不擺不晃；②孔口管必須牢固并滿足要求，在開孔鉆進與淺孔階段鉆進中，立軸鉆桿不能太長，否則鉆進時擺動性大，致使立軸轉(zhuǎn)動不穩(wěn)，造成鉆具擺動性增大；③使用符合規(guī)格的各種鉆孔器具，并隨時檢查，如發(fā)現(xiàn)有彎曲的鉆具或有磨損較嚴重的立軸導管時，應及時更換。在淺孔鉆進階段，一般情況下，使用的巖心管長度較大一些為宜；④孔較深以后，即開始需要從地面減壓鉆進時，特別要注意鉆壓的調(diào)整，同時要注意提升吊環(huán)必須與立軸及鉆孔中心線在一條直線上；⑤鉆進中，當巖石換層時，不論是由軟變硬還是由硬變軟，或者是由完整變破碎，由破碎變完整等情況，均應減壓減速鉆進，對其鉆進的速度和沖洗液的流量及壓力也應加以適當?shù)目刂?；⑥鉆進中，應勤檢查鉆機有無移動，立軸鉆進的方向有無變化，發(fā)現(xiàn)問題應及時糾正。

5. 孔斜的處理措施

5.2. 擴孔糾偏法 此種方法適合于淺孔階段中（一般不超過10 m）鉆孔已偏斜嚴重的情況。采取加長粗徑鉆具，并使用比原鉆具直徑至少大一級的鉆具，從孔口或從孔口管底部位置擴下去?？梢詳U大處理符合要求的鉆孔，矯正鉆孔的方向，防止在繼續(xù)鉆進中該孔偏斜嚴重發(fā)展的情況出現(xiàn)。

5.2. 短鉆具法 在松軟巖層或厚度大的覆蓋層中鉆進時，當鉆孔產(chǎn)生一定偏斜后，可利用較短的粗徑鉆具進行矯正。因為在上述地質(zhì)條件下鉆孔，孔徑一般比較大，而短鉆具在較大孔徑內(nèi)較易改變方向。主要通過用輕壓力慢轉(zhuǎn)速的操作方法，鉆具會因自重垂向鉆進。使用的巖心管長度一般可為1—1.50m，鉆進3—5m后進行鉆孔測斜。如果孔斜度已減少，則可使用正常鉆具鉆進，如果沒有矯正過來，則可加長粗徑鉆具，從開始矯正位置掃孔后，即或按原孔斜度鉆進。

5.2. 換徑法 換徑法主要是用比原正常鉆進用的粗徑鉆具小一級或二級直徑且長度短于1.50m的粗徑鉆具鉆進。因為短細的粗徑鉆具可在較大的孔徑內(nèi)成接近于垂直狀態(tài)。在進行矯正前，先把孔內(nèi)巖心取凈。鉆進時要輕壓慢速控制給進。鉆進3—5m后進行測斜。如果孔斜沒有減少，可用原正常鉆具擴下去，待條件成熟后再進行矯正。如果新孔孔斜度有所減少，可換用帶有導向裝置的鉆具進行擴孔，擴完后換用正常鉆具鉆進。在允許的情況下，也可用換徑的鉆具加長后鉆進，直至終孔。

參考文獻

[1]周名德，毛昶熙.《閘壩工程水力學與設(shè)計管理》.水利電力出版社.1995年.

[2]李惠民主編.《工程項目管理》.中國建筑工業(yè)出版社.北京.2007年.

[3]項建國主編.《建筑工程項目管理施工》.中國建筑工業(yè)出版社.北京.2005年.

[4]張道信等.《水利與建筑施工管理技術(shù)探討》.建筑科技與管理.2009（9）.

作者簡介

盧麗娟（1988—），女，四川人，助理工程師，從事工作：水利工程施工。

（作者單位：新疆旭元澤水利工程有限公司）