發(fā)布時(shí)間：2020-06-29所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：針對(duì)峨眉巖山市觀音水庫(kù)左岸Ⅱ#變形體巖體破碎，中深度巖錨鉆孔施工成孔困難、施工成本大及施工進(jìn)度慢等問題，通過(guò)在Ⅱ#變形體造孔過(guò)程中的技術(shù)研究，形成了一整套在破碎巖體中鉆孔成孔及快速成孔施工的工藝技術(shù)。 關(guān)鍵詞：破碎巖體 鉆孔 噴護(hù) 1 項(xiàng)目
摘 要：針對(duì)峨眉巖山市觀音水庫(kù)左岸Ⅱ#變形體巖體破碎，中深度巖錨鉆孔施工成孔困難、施工成本大及施工進(jìn)度慢等問題，通過(guò)在Ⅱ#變形體造孔過(guò)程中的技術(shù)研究，形成了一整套在破碎巖體中鉆孔成孔及快速成孔施工的工藝技術(shù)。
關(guān)鍵詞：破碎巖體 鉆孔 噴護(hù)
1 項(xiàng)目背景
峨眉山市觀音巖水庫(kù)是以灌溉和城市供水為主，兼顧?quán)l(xiāng)村人畜供水的中型水利工程，壩頂高程520.50m，壩頂長(zhǎng)163.02m，最大壩高63.0m，總庫(kù)容1457.9萬(wàn)m3。由于Ⅱ#變形體頂部邊緣邊坡為板、塊狀巖體，地質(zhì)條件較差，裂縫、裂隙發(fā)育，在施工中出現(xiàn)塌孔、掉塊、卡鉆、漏風(fēng)等現(xiàn)象，造孔相當(dāng)困難。
2 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容
2.1鉆機(jī)選型
工程中常用的100B型鉆機(jī)，但對(duì)付復(fù)雜巖層，特別是斷層破碎帶，軟硬互間的破碎巖體，則顯得力不從心。經(jīng)調(diào)研，首選YG-60錨固工程鉆機(jī)。YG-60錨固工程鉆機(jī)具有動(dòng)力足、扭巨大、重量輕的特點(diǎn)，特別適應(yīng)于對(duì)付堅(jiān)硬的破碎巖石。
2.2釬具加工改造
為保證正常鉆進(jìn)，在鉆頭、沖擊器后緣增加3～5個(gè)合金塊，以實(shí)現(xiàn)正常鉆進(jìn)時(shí)用釬頭，退鉆卡鉆時(shí)用合金塊。
2.3噴護(hù)設(shè)備
研制、加工一套三通送料裝置，需要孔內(nèi)高壓噴護(hù)時(shí)，將拌好的混合料通過(guò)壓力鋼管直接旋噴在孔壁上，以實(shí)現(xiàn)膠結(jié)巖石、勾縫護(hù)壁之功能。
2.4材料選型
⑴化學(xué)灌漿材料
目前國(guó)內(nèi)外可供選擇的化學(xué)灌漿材料種類繁多，如常用的具有膨脹加強(qiáng)度的LW+HW組合，專用于土體和破碎巖體加固的Deneef化灌材料，其性能非常優(yōu)越，但是以上材料價(jià)格太昂貴。
⑵水泥漿液
在水泥漿液中配3～5%的水玻璃是目前廣泛采用的方法，且價(jià)格低廉。但是，注漿后凝固時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，從灌漿到再次鉆進(jìn)約2天，巖層內(nèi)有較大裂縫、斷層時(shí)，漿液的擴(kuò)散范圍大，其結(jié)果是注漿量過(guò)大。
⑶水泥基類灌漿材料
既要快速固結(jié)一定范圍內(nèi)的破碎巖體，又要節(jié)省材料，是實(shí)驗(yàn)選材的主導(dǎo)思想。經(jīng)調(diào)研，選用加拿大產(chǎn)品U-PLUG。
對(duì)比三種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，試驗(yàn)以第⑵第⑶灌漿材料為主。即U-PLUG處理破碎帶，快速粘結(jié)巖石，限制漿液擴(kuò)散范圍。再用水泥漿液灌注;處理斷層帶：柔性材料充填大空隙、大空洞，U-PLUG處理較小裂縫，快速粘結(jié)巖石，然后水泥漿液灌注。
3 試驗(yàn)方案選擇
3.1后沖擊法
根據(jù)國(guó)內(nèi)類似工程調(diào)研，云南小灣水電站曾采用后沖擊法鉆孔40 m，該處屬于塌滑堆積體，偶遇軟硬相間的大孤石，獲得成功。此次造孔試驗(yàn)，首先考慮此法。
3.2前后沖擊法
在鉆桿的前、后各安裝一個(gè)沖擊器，依靠二個(gè)沖擊器的強(qiáng)大功率鉆進(jìn)。送料時(shí)，將鉆桿退出，利用另外的三通送料裝置將混合料送入需要噴護(hù)的部位，高壓噴護(hù)在破碎巖體上，起到滲透、勾縫、護(hù)壁的作用。
3.3前沖擊法
鉆頭后連接沖擊器，通過(guò)高壓風(fēng)沖擊鉆頭，鑿巖。優(yōu)點(diǎn)是功率大，在較好巖層中鉆進(jìn)速度快。
由于工程地質(zhì)部門未能提供比較全面的反映該地區(qū)地質(zhì)情況資料，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合已揭露巖層的地表情況，前期施工試驗(yàn)思路是邊造孔、邊掌握地質(zhì)資料，邊總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)研究中通過(guò)不同施工方案的實(shí)驗(yàn)效果分析，最終確定在堅(jiān)硬的破碎巖石中造孔，采取前沖法施工方案。
4破碎巖體及斷層帶成孔技術(shù)試驗(yàn)研究
4.1破碎巖體造孔施工技術(shù)研究
4.1.1施工工藝
對(duì)破碎巖體的施工工藝：開孔(安孔口護(hù)管)→鉆進(jìn)(一定深度)→拔出鉆具→下管噴護(hù)→繼續(xù)鉆進(jìn)…→成孔。
噴護(hù)工藝：鉆孔→噴護(hù)U-PLUG→噴護(hù)水泥漿液→U-PLUG護(hù)壁→待凝→加桿鉆進(jìn)。
4.1.2具體施工方法
⑴ 開孔：如開孔部位巖石破碎塌孔，可退鉆人工處理孔口碎石，待完成后繼續(xù)鉆進(jìn)，有經(jīng)驗(yàn)的操作手能感覺到是否繼續(xù)鉆孔。若卡鉆嚴(yán)重，立即退鉆。此法可在3～5m孔深范圍內(nèi)采用。
⑵強(qiáng)風(fēng)排渣：退鉆后，強(qiáng)風(fēng)排渣，清孔降溫。如果出現(xiàn)排渣不暢，就要利用多功能釬頭強(qiáng)循環(huán)排渣，總之，盡可能地清孔干凈。
⑶噴護(hù)：設(shè)計(jì)一套帶三通的送料系統(tǒng)，在其中一個(gè)口上增加一個(gè)注漿漏斗，并用球型閥門交替控制，實(shí)現(xiàn)正常排渣時(shí)用風(fēng)壓，注漿時(shí)用漏斗注進(jìn)護(hù)壁材料。一般反復(fù)噴射4～5遍即可，鋼管提升速度為0.2～0.3m/min，噴護(hù)量控制在400～500L/m,結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以孔口出風(fēng)量衡量。
處理破碎帶巖體采用以下三種材料;
①U-PLUG速凝、膨脹、膠結(jié)好;②堵漏洞，充填大裂隙YMC-1材料;③水泥漿材料
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)配合比試驗(yàn)，綜合考慮凝固時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)易于操作、拌合時(shí)間、管路占漿、供風(fēng)系統(tǒng)保證率等不確定因素，選用水灰比0.4:1,速凝劑摻量為5~6%。
4.2斷層破碎帶成孔技術(shù)試驗(yàn)研究
4.2.1施工工藝
造孔施工工藝：鉆進(jìn)(鉆過(guò)破碎帶)→拔出鉆具→下管噴護(hù)→繼續(xù)鉆進(jìn)…→成孔
噴護(hù)工藝：鉆孔→噴護(hù)U-PLUG→噴護(hù)YMC-1→噴護(hù)水泥漿液(摻入棉紗、海綿等充填物)→待凝→掃孔→加桿鉆進(jìn)
4.2.3具體施工方法
① 鉆孔： 遇到斷層破碎帶，操作工應(yīng)仔細(xì)觀察鉆機(jī)、鉆桿有無(wú)異常，如鉆機(jī)振動(dòng)，機(jī)身顫抖，聲音異常，進(jìn)退困難。此時(shí)，反復(fù)進(jìn)退鉆桿，不可冒然加桿鉆進(jìn)，待穿越斷層后，立即退鉆。
② 強(qiáng)風(fēng)排渣：清孔降溫，盡可能將孔內(nèi)的碎石渣、粉塵排出孔外，保證暢通。
③噴護(hù)：首先噴護(hù)水泥漿拌和的柔性材料，充填大空洞、大裂縫，此類材料具有彈性作用，噴入斷層內(nèi)，可以在某個(gè)部位掛貼在四周的碎石上，在孔的下部逐漸堆積柔性層，慢慢向孔四周合攏。然后噴護(hù)YMC-1料，充填未被堵塞且較寬的裂縫。
④鉆進(jìn)時(shí)間 不同材料噴護(hù)凝固的時(shí)間是不同的，經(jīng)多次試
驗(yàn)：U-PLUG材料噴護(hù)，白班2h，夜間4 h;水泥漿：24h~36h可以鉆進(jìn)。
⑤ 噴護(hù)工藝：鉆孔→退鉆→噴護(hù)柔性材料→噴護(hù)YMC-1+水泥
漿液→水泥漿液+U-PLUG護(hù)壁→待凝(白班2~3h，夜班4~5h)→加桿鉆進(jìn)
采用以上方法，造孔施工順利穿越了斷層破碎帶，尤其是充填物較少的斷層，最大寬度1.5m，發(fā)生在31.0~32.5m位置。
4.3快速施工方法
4.3.1材料選用
鉆孔時(shí)間僅占成孔時(shí)間的1/4，3/4時(shí)間都用在灌漿、待凝上。為此，必須選擇合適的材料，縮短材料凝結(jié)時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)快速成孔。
⑴ U-PLUG具有遇水膨脹、膠結(jié)好、凝固時(shí)間快、價(jià)格適中的特點(diǎn)，對(duì)付破碎巖體先噴一遍，U-PLUG在高壓風(fēng)作用下，形成霧狀，迅速充填裂縫，膠結(jié)碎石，堵塞滲漏通道，初步穩(wěn)定碎石，然后再噴護(hù)其他材料。
⑵ 柔性材料主要作用是封堵大斷層、大裂縫。
在實(shí)驗(yàn)施工中嘗試用膨脹的柔性的材料試驗(yàn)獲得了成功，堵住了滲漏通道，穿越過(guò)斷層，效果非常好。
⑶ 水泥漿液加速凝劑作為注漿主要材料，廣泛應(yīng)用工程中，由于價(jià)格低廉，技術(shù)成熟，起到很好的作用。缺點(diǎn)是凝固時(shí)間長(zhǎng)，盡管加水玻璃、速凝劑等外加劑也是如此。
4.3.2人員配備
熟練的技術(shù)工人能夠快速掌握鉆孔規(guī)律，摸清巖石情況，正確處理問題。
5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析
5.1技術(shù)效果分析
⑴ 鉆機(jī)選型：對(duì)付破碎巖體應(yīng)采用大功率、大扭矩專用巖錨鉆機(jī)。經(jīng)過(guò)多方調(diào)研及實(shí)際施工試驗(yàn)，確定選用YG-60全液壓巖錨鉆機(jī)是正確的。
⑵ 鉆桿和釬頭：以往工程中在鉆桿上焊接高強(qiáng)錳鋼，變成螺旋鉆桿，其目的是靠螺旋鋼擠碎掉入孔內(nèi)的碎石，排出孔外，退鉆時(shí)，不至于卡鉆頭。
⑶ 噴護(hù)材料：經(jīng)過(guò)室內(nèi)外試驗(yàn)，選用U-PLUG材料能滿足凝固速度快,強(qiáng)度高遇水膨脹的要求。攪拌成水泥漿后，高壓噴入孔內(nèi)的空洞、裂縫中，能迅速膠結(jié)破碎巖塊。
5.2經(jīng)濟(jì)分析
在山高、路陡、條件惡劣的斷層破碎帶上成孔，每孔的材料費(fèi)用較傳統(tǒng)施工工藝相比造孔施工成本大幅降低。——論文作者：肖家軍
期刊推薦：《工程管理學(xué)報(bào)》是住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主管、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和中國(guó)建筑業(yè)協(xié)會(huì)管理現(xiàn)代化專業(yè)委員會(huì)主辦的綜合類國(guó)家科技期刊。本刊面向建筑業(yè)和房地產(chǎn)業(yè)，反映中國(guó)國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)領(lǐng)域的高新技術(shù)應(yīng)用模式和工程管理的新理論、新方法，服務(wù)于工程建設(shè)各階段的管理工作，提升工程建設(shè)管理水平和從業(yè)人員素質(zhì)。
