巖土施工風動潛孔錘使用

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在邊坡加固、滑坡的勘察治理、公路大壩注漿等地質災害治理以及巖土工程勘察施工中，經常會遇到破碎、堅硬的巖層和松散的漂卵石層。在這類地層中用常規的鉆進方法鉆進，效率低、事故多、工期長、成本高。風動潛孔錘鉆進是以壓縮空氣作為動力帶動孔內沖擊器工作，鉆頭沖擊破碎巖石，同時利用壓縮空氣作洗井介質，將巖粉攜帶至地表。這種鉆進方法是以高沖擊為主，低速回轉的方式碎巖，不需泥漿循環，破巖效率基本不受孔深、孔徑的影響。在漂卵石層和堅硬巖層中，不但可以獲得高效的鉆進效率，而且成本低、鉆孔質量好。目前，潛孔錘鉆進已廣泛用于地質勘探、水文水井、巖土工程勘察、巖土工程施工等領域，成為漂卵石和堅硬巖層的有效首選鉆進方法。我單位這幾年在潛孔錘的應用方面進行了一些探索實踐，主要用于錨固工程和巖土工程勘察，取得了顯著成效。

1工程實例一：某污水處理廠抗浮錨索工程

1．1工程概況

某污水處理廠位于臨海地區，地貌屬低山丘陵區。基坑開挖深度一6m，臨海一邊實施帷幕灌漿阻水，坑底布置48根垂直抗浮預應力錨索。錨索孔設計孔深25m，孔徑150mm。鉆孔穿過地層：上部0m～15m為松散漂石層，15m以下為細粒花崗巖。自然水位一8m。

1．2設備選擇

鉆機：重慶探礦機械廠生產的MGJ一50錨桿鉆機；空壓機：無錫空壓機廠生產的LGI-7／10型螺桿空壓機；鉆桿：~5omm；沖擊器：無錫鉆探工具廠生產的130配150釬頭。

1．3鉆進工藝

1)鉆進參數：鉆壓5kN一7kN；轉速20r／min一40r／rain；風量10m’／min。2)鉆進方法：開孔采用人工挖孔或巖芯管成孔方法施工，潛孔錘導人孔1m～2m深。較破碎的鉆孔須埋設護口管。水位以上，干孔鉆進攜粉干凈，鉆速較高，達到3m／h～6m／h。水位以下，遇水鉆機阻力加大，鉆進效率大幅度降低，鉆速只有1m／h-2m／h。采用問隔注入泡沫漿液，增強攜粉能力和阻隔氣體漏失，鉆速提高到2m／h一3m／h。

1．4效果

由于使用了潛孑L錘鉆進方法，漂石層采取的措施得當，鉆進效率大大提高。平均每天完成兩個孔，而其他單位采用傳統的鋼砂鉆進，成一個孔要幾天時間。該工程共完成錨索孔48個，進尺1200m。

2工程實例二：某水泥廠巖土工程勘察

2．1工程概況

某水泥廠新建廠區地處山前洪積扇。勘察工作量2300m，最大孔深40m。地層情況：0m～15m為人工填土，黃土狀土，15m一40m為漂卵石，水位在40m以下。該工程不取樣孔(鑒別孔)全部由潛孔錘鉆進完成。．

2．2設備選擇

鉆機：長沙探礦機械廠生產的150巖芯鉆機；空壓機：6m電動空壓機兩臺；沖擊器：英格索蘭CIR-90配CIR110—16A釬頭；鉆桿：+50mm。2．3鉆進工藝

1)鉆井參數：鉆壓3kN一5kN；轉速20r／min～40r／rain；風量6m／rain～10m。／min。

2)鉆進方法：上部黃土層用常規的沖擊方法鉆進，遇到漂卵石換用潛孔錘。在漂卵石層鉆進，排風比較困難，容易出現卡鉆事故。該工程主要采取了以下幾個措施：a．采用中鉆速、低回次、高風量的鉆進規程。b．1臺空壓機風量不夠時，開2臺。e．用螺旋鉆桿代替光鉆桿，減少環空體積，可大幅度提高排粉速度和攜粉能力。

2．4效果

在這種地層中，如果用常規的鉆進方法，鉆進效率極低，應用潛孔錘穿越漂卵石層，平均0．5d～1d一個孑L，最快速度4h鉆成40m的孔。該工程共完成20個鑒別孔，共進尺800m。因為空壓機故障多，風量偏小，影響了工效。如果采用大風量性能優良的空壓機，效率更高。3工程實例三：某試驗區高邊坡病害治理錨索工程

3．1工程概況

該試驗區位于長安區子午鎮秦嶺山脈的抱龍峪，高邊坡自然坡度為35。-40。，山頂、坡底相對高差200m，坡體主要由花崗巖及上覆殘積物構成，花崗巖巖體裂隙發育。該治理工程在刷坡清理了坡區殘積土層后，再施工預應力錨索框架。錨索孔設計傾角25。，孔深20m～37m，孔徑130mm，分布在9個坡段。鉆孔遇到的地層：0in～8m為強風化花崗巖，節理裂隙發育，巖體破碎，8m以下為中等風化花崗巖，有微裂隙，基本完整。

3．2設備選擇

鉆機：煤炭院西安分院生產的MK一4型鉆機；空壓機：6m電動空壓機1臺，9m柴油螺桿空壓機1臺；沖擊器：英格索蘭CIR．90配CIR一90D釬頭；鉆桿：,1,63．5mm。

3．3鉆進工藝

1)鉆進參數：鉆壓3kN一5kN；轉速20r／min～40r／min；風量6m3／min一10m3／min。2)鉆進方法：剛開始施工時，我們用6m電動空壓機，由于該空壓機風量偏小，上返風速只有7m／s，遠遠不能滿足沖擊器正常工作風量，而且活塞式空壓機輸風也不平穩，所以孔內重復破碎、清渣效果差，鉆進速度很慢，成一個孔需30多小時。最后換用9m螺桿空壓機，成一個孔平均8h，最快只要4h。該地區0m一8m巖體破碎、裂隙發育，在破碎不嚴重時，采用輕壓慢轉、小回次、勤吹渣的鉆進工藝。在破碎嚴重時，坍塌、掉塊可能卡鉆，這時要采用隨鉆套管護壁穿過破碎層。K5-9號孔，上部嚴重破碎，用偏心鉆頭6168套管隨鉆穿過破碎層6m后，換130鉆具繼續鉆至終孔，下完錨索，灌漿前，將套管拔出。K5．14號孔，在鉆至8m時，發生了埋鉆事故，常規方法處理無效后，緊挨該孔并行打一孔吹砂清理埋鉆巖粉，沒想到又發生了埋鉆。最后，用人工吊錘，一一將兩套鉆具起出，結果主孔鉆頭掉入孔內。在孔位不能變動的情況下，采取調大鉆機傾角，躲過事故鉆頭，重新成孔。錨索孔的孑L身質量，在下錨索時得到檢驗，如果孔內干凈、孔身光滑，錨索能一次下入。如果軟硬變層時留有臺階、探頭石掉塊阻擋、孔底或孔的下半身沉積巖粉，都會影響下錨索。錨索下不進，就要通孔、掃孔和吹渣。I(5—14號孔是比較嚴重的情況，經過5次通孔，才下入錨索。

3．4效果

該工程共完成5O個錨索孔，進尺1295m，平均成孔時間15h。如果有大風量(17m)、性能優良的空壓機，鉆進效率將會更高。

4結語

通過幾個工程的實踐應用，我們積累了一些潛孔錘的施工經驗，對風動潛孔錘鉆進有以下幾點認識：1)空壓機作為潛孔錘鉆進的關鍵設備，應選用性能優良的螺桿式，其風量和風壓必須保證沖擊器性能的充分發揮和孔底巖渣的及時排出。上返風速達到15m／s～20m／s，才能減少重復破碎，保持孔內干凈，獲得較高的鉆進效率。2)在空壓機風量不變的情況下，可采取加大鉆桿直徑或分級成孔，以提高上返風速和減少排渣量。鉆桿直徑以89mm為宜。3)在裂隙發育地段，應加大風量，提高吹渣效果。如正常工作1臺空壓機帶2臺鉆機，這時，可以停1臺，只供1臺，效果更佳。4)在破碎巖層中鉆進，可采取多工藝、多方法護壁，以減少事故，提高鉆進效率。