| 标题 | 浅谈黄金坪水电站抢险锚索成孔工艺 |
| 范文 | 陈中强++任瑞城++高永林 摘要：黄金坪水电站引水及泄洪洞进口边坡工程地质情况复杂、锚索成孔难度极大。本文通过引用引水及泄洪洞进口边坡抢险锚索施工，针对复杂的地质情况采用“自由段最大能力跟管护壁钻进，遇坚硬岩层再换用常规钎头结合超前固结灌浆处理措施钻进至设计深度”的钻孔工艺和方法，为以后相似地质情况的锚索施工提供成功的施工经验。 关键词：黄金坪水电站；引水及泄洪洞进口边坡；抢险锚索成孔工艺 1、工程概况 1.1工程简况 黄金坪水电站引水及泄洪洞进口高程1415 m以上边坡开挖、支护工程的开挖上开口线高程为1619 m，边坡高差近204 m。2011年8月15日在引水及泄洪洞进口边坡通村公路附近发现自然边坡出现裂缝以来，经监测资料分析表明，进水口自然边坡和工程边坡的变形仍未收敛，变化呈缓慢增长趋势，个别部位变形增长趋势加快。为了工程施工和永久运行的安全，2012年1月初开始实施抢险锚索施工，至2012年08月底抢险锚索施工完成。本次抢险锚索施工，在高程EL1540～EL1613m边坡共计布设1500KN、2000KN、2500KN、3000KN的锚索147根，长度为80～100m。 1.2工程地质概况 引水及泄洪洞进口部位无区域性断裂通过，地质构造以中、小型断层及节理裂隙为特征。断层发育有：地表f10，平硐HPD05′内f5′-1、f5′-2。坡体中主要发育J1、J2、J3、J4四组结构面，其中以J1、J2组结构面较为发育，边坡岩体总体较破碎，呈块裂～碎裂结构，以Ⅳ级岩体为主。 2、工程的重点、难点分析与措施 2.1工程的重点、难点分析 （1）引水及泄洪洞进口EL1540以上边坡浅部风化卸荷强烈，以及存在覆盖层，并考虑施工进度，锚索孔造孔需先进行跟管护壁钻进。1500KN及以上锚索钻孔需跟Φ178及以上套管护壁成孔。因此，Φ178及以上大口径跟管，是本工程的重点，亦是难点。 （2）锚索孔深为80～100m，成孔过程中，面临掉块卡钻、摩擦阻力大、排渣困难等情况，成孔难度大。 （3）本工程边坡高陡，工期紧，工器具和材料运输强度高且运输难度大。 （4）本工程边坡高陡，工期紧，任务重，大量设备、人员上架作业，保证施工安全是本工程的重点之一。 2.2主要措施 根据上述重点及难点分析，采取主要措施如下： （1）采用大功率钻机YG-100或YG-80型全液压锚固工程钻机施工。 （2）采用1.0MPa以上中高风压空压机，并保证充足风量，满足钻进及排渣需要。 （3）采用优质合金钻杆、套管、跟管钻具等保证跟管护壁成孔质量与进度。 （4）投入经验丰富的机组，并严格要求其按照锚索施工的规程进行作业。 （5）利用原有施工便道或缆索运输工器具和材料。 （6）加强安全巡视。 3 抢险锚索成孔工艺 3.1成孔方案 鉴于引水及泄洪洞进口EL1540m以上边坡浅部风化卸荷强烈，以及存在覆盖层，结合前期施工经验，并考虑施工进度，锚索孔采用风动冲击器钻进，遵循“自由段最大能力跟管护壁钻进，遇坚硬岩层再换用常规钎头结合超前固结灌浆处理措施钻进至设计深度”的成孔方案。 3.2 锚孔要求 （1）钻孔孔径、孔深均不得小于设计值，钻孔倾角、方位角应符合设计要求。其具体要求和允许误差如下： ① 孔位坐标误差不大于10cm。 ② 锚孔倾角、方位角符合设计要求。 ③ 有效孔深不得欠深，超深不宜大于40cm。终孔孔径不得小于施工图纸和厂家产品说明书规定的要求。钻孔达到设计孔深时孔内残留物不得超过10cm。 ④ 锚固段应位于满足锚固设计要求的岩体中。 （2）在钻孔过程中，如遇岩体破碎或地下水渗漏严重使钻进受阻时，应采取固结灌浆等措施。 （3）对破碎带或渗水量较大的围岩，在造孔过程中未进行过固结灌浆处理的一次性成孔并经验收合格后的锚索孔，在安装锚索前，按规范规定，可视情况需要对锚孔进行围岩灌浆处理。 3.3 成孔方法 根据设计要求，锚索吨位为1500KN级、2000KN级、2500KN级、3000KN级，结合锚索孔深（80～100m）及实际的地质条件、锚索体外径的要求，采用如下成孔方法： （1）锚索孔采用YG-100型（或YG-80）液压锚固工程钻机配套风动潜孔锤冲击回转钻进成孔。 ① 1500KN级锚索孔，采用YG-100型（或YG-80）锚固工程钻机配套CIR150冲击器（或DHD350Q）、Φ178偏心跟管钻具跟Φ178套管护壁成孔，余下孔段钻进采用CIR110冲击器及Φ130钎头钻进成孔。 ② 2000KN级锚索孔，采用YG-100型（或YG-80）锚固工程钻机配套CIR150冲击器（或DHD350Q）、Φ178偏心跟管钻具跟Φ178套管护壁成孔，余下孔段钻进采用CIR150冲击器（或DHD360）及Φ150钎头钻进成孔。 ③ 2500KN级锚索孔，采用YG-100型（或YG-80）锚固工程钻机配套DHD360冲击器、Φ219同心/偏心跟管钻具跟Φ219套管护壁成孔，余下孔段钻进采用CIR150冲击器（或DHD360）及Φ165钎头钻进成孔。 ④ 3000KN级锚索孔，采用YG-100型（或YG-80）锚固工程钻机配套DHD360冲击器、Φ219同心/偏心跟管钻具跟Φ219套管护壁成孔，余下孔段钻进采用CIR170冲击器及Φ175钎头钻进成孔。 （2）锚索孔破碎段采用冲击器配套同径粗径长钻具、钻杆体焊螺旋片、扶正器、防卡器、反振器、Φ89钻杆等成孔。 （3）破碎孔段采用喷射灌浆钻具进行固结灌浆处理和小口径钻具掏心钻进后预固结灌浆处理。 3.4 钻进操作规程 （1） 开孔前，清除孔口附近松动岩块，必要时可填筑混凝土等强后开孔，确保钻机就位并可靠固定。 （2） 开孔时，在设计孔位上，人工或用风钻凿出与孔径相匹配的10cm左右深的槽（孔），以利于钻具定位及导向；再次复核钻机钻具轴线倾角与方位角。 （3） 钻进过程中严格遵循“小钻压、低转速、短回次、多排粉”原则。每钻进≯1m，缓慢倒杆>1m，往返不少于3次，直至孔口无岩粉返出，充分吹粉排渣，避免卡钻及重复破碎。 （4） 在钻孔过程中，如遇岩体破碎或地下水渗漏严重使钻进受阻时，采取固结灌浆等措施。 （5） 在钻进过程中，认真、真实地做好钻孔记录，为分析判断孔内地质条件提供依据。 3.5 破碎岩体锚索造孔 抢险锚索施工过程中，若遇破碎或渗水量大的岩体，钻具会发生跳动，钻机负荷增大，甚至发生塌孔、卡钻、埋钻等事故。为确保成孔质量、保证施工效率，需进行超前预固结灌浆，待凝后继续钻进。固结灌浆拟采用水灰比0.5：1左右的水泥净浆，采用对心喷射钻具进行固结灌浆处理。遵循“无压或低压，浓浆；固结破碎带，充填大裂隙等”的原则。灌浆结束标准可参照规范规定的固结灌浆标准执行。待浆液强度超过5MPa后，再进行扫孔。吸浆量大时根据实际情况可采用间歇、限流、待凝、砂浆、灌注速凝浆液等综合措施。对于具体的破碎地层采取如下的处理方法： （1）对于破碎不返风地层：当孔深<20m时，采用孔口灌浆方式，配合加河沙、麻丝、水泥口袋、水玻璃、小石子等；当孔深20m～40m时，应采用下射浆管到孔底的办法灌浆；当孔深>40m，应下钻杆到孔底灌浆。 （2）对于孔口返风，不能导通的破碎岩层（或砂层），采用Φ50钻杆喷射灌浆。喷射灌浆自带钻头，可钻入塌渣内进行灌浆。喷灌过程中，低速旋转、前后活动喷灌钻具。灌注压力0.5～1.0MPa（可根据实际调整），浆液采用0.5：1水泥浆液，吸浆量大时根据实际情况可采用浓浆、间歇、限流、待凝等综合措施，但灌注时间不超过浆液初凝时间。 （3）对于只存在少量孔底裂隙，采用钢绞线带PE管管深入孔底灌浆（PE两根，一根作为信号管），有效减少扫孔时间。（对于不塌孔段大裂隙则尽量钻进超过裂隙1m处，待浆液快凝固前，倒杆浆体封堵裂隙。） （4）具体施工过程中可追寻：灌浆→待凝0.5小时→抬浆（一般抬孔至灌浆段上方2m）→吹孔1小时→待凝10小时（终凝扫孔及进行新孔段钻进）。 3.6 清孔 钻孔完毕，用压缩风冲洗钻孔，直至孔口返出之风，手感无尘屑，延续5～10min，孔内沉渣不大于20cm。 3.7钻孔检查与验收 钻孔结束后必须经过监理工程师验收，验收合格后在不超过1d～3d的时间内进行下索以及后续工序施工。对于不符合设计要求的孔作废孔处理，并全孔灌注M25水泥砂浆后回填重钻。 4、结语 黄金坪水电站引水及泄洪洞进口边坡抢险锚索工程历时8个月，通过大吨位，深孔深的锚索施工，成功地遏制了边坡的进一步变形，为后续的1#、2#引水洞和泄洪洞的施工打下了坚实的基础。从施工工艺来说，“自由段最大能力跟管护壁钻进，遇坚硬岩层再换用常规钎头结合超前固结灌浆处理措施钻进至设计深度”，在类似的地质环境条件下能最大程度的保证成孔效率，从而保证工期。 黄金坪水电站引水及泄洪洞进口边坡抢险锚索成孔工艺，将为以后相似地质情况的锚索施工提供成功的施工经验。 作者简介：陈中强（1987-），男，汉族，四川遂宁人，助理工程师，大学本科，单位：四川准达岩土工程有限责任公司，研究方向：基础处理 |
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