發布時間：2020-06-29所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：針對峨眉巖山市觀音水庫左岸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度慢等問題，通過在Ⅱ#變形體造孔過程中的技術研究，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。 關鍵詞：破碎巖體 鉆孔 噴護 1 項目
摘 要：針對峨眉巖山市觀音水庫左岸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度慢等問題，通過在Ⅱ#變形體造孔過程中的技術研究，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。
關鍵詞：破碎巖體 鉆孔 噴護
1 項目背景
峨眉山市觀音巖水庫是以灌溉和城市供水為主，兼顧鄉村人畜供水的中型水利工程，壩頂高程520.50m，壩頂長163.02m，最大壩高63.0m，總庫容1457.9萬m3。由于Ⅱ#變形體頂部邊緣邊坡為板、塊狀巖體，地質條件較差，裂縫、裂隙發育，在施工中出現塌孔、掉塊、卡鉆、漏風等現象，造孔相當困難。
2 項目研究內容
2.1鉆機選型
工程中常用的100B型鉆機，但對付復雜巖層，特別是斷層破碎帶，軟硬互間的破碎巖體，則顯得力不從心。經調研，首選YG-60錨固工程鉆機。YG-60錨固工程鉆機具有動力足、扭巨大、重量輕的特點，特別適應于對付堅硬的破碎巖石。
2.2釬具加工改造
為保證正常鉆進，在鉆頭、沖擊器后緣增加3～5個合金塊，以實現正常鉆進時用釬頭，退鉆卡鉆時用合金塊。
2.3噴護設備
研制、加工一套三通送料裝置，需要孔內高壓噴護時，將拌好的混合料通過壓力鋼管直接旋噴在孔壁上，以實現膠結巖石、勾縫護壁之功能。
2.4材料選型
⑴化學灌漿材料
目前國內外可供選擇的化學灌漿材料種類繁多，如常用的具有膨脹加強度的LW+HW組合，專用于土體和破碎巖體加固的Deneef化灌材料，其性能非常優越，但是以上材料價格太昂貴。
�、扑酀{液
在水泥漿液中配3～5%的水玻璃是目前廣泛采用的方法，且價格低廉。但是，注漿后凝固時間過長，根據以往經驗，從灌漿到再次鉆進約2天，巖層內有較大裂縫、斷層時，漿液的擴散范圍大，其結果是注漿量過大。
�、撬嗷惞酀{材料
既要快速固結一定范圍內的破碎巖體，又要節省材料，是實驗選材的主導思想。經調研，選用加拿大產品U-PLUG。
對比三種材料的優缺點，試驗以第⑵第⑶灌漿材料為主。即U-PLUG處理破碎帶，快速粘結巖石，限制漿液擴散范圍。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，快速粘結巖石，然后水泥漿液灌注。
3 試驗方案選擇
3.1后沖擊法
根據國內類似工程調研，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，首先考慮此法。
3.2前后沖擊法
在鉆桿的前、后各安裝一個沖擊器，依靠二個沖擊器的強大功率鉆進。送料時，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的部位，高壓噴護在破碎巖體上，起到滲透、勾縫、護壁的作用。
3.3前沖擊法
鉆頭后連接沖擊器，通過高壓風沖擊鉆頭，鑿巖。優點是功率大，在較好巖層中鉆進速度快。
由于工程地質部門未能提供比較全面的反映該地區地質情況資料，根據以往工程經驗，結合已揭露巖層的地表情況，前期施工試驗思路是邊造孔、邊掌握地質資料，邊總結經驗，在實驗研究中通過不同施工方案的實驗效果分析，最終確定在堅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試驗研究
4.1破碎巖體造孔施工技術研究
4.1.1施工工藝
對破碎巖體的施工工藝：開孔(安孔口護管)→鉆進(一定深度)→拔出鉆具→下管噴護→繼續鉆進…→成孔。
噴護工藝：鉆孔→噴護U-PLUG→噴護水泥漿液→U-PLUG護壁→待凝→加桿鉆進。
4.1.2具體施工方法
�、� 開孔：如開孔部位巖石破碎塌孔，可退鉆人工處理孔口碎石，待完成后繼續鉆進，有經驗的操作手能感覺到是否繼續鉆孔。若卡鉆嚴重，立即退鉆。此法可在3～5m孔深范圍內采用。
�、茝婏L排渣：退鉆后，強風排渣，清孔降溫。如果出現排渣不暢，就要利用多功能釬頭強循環排渣，總之，盡可能地清孔干凈。
�、菄娮o：設計一套帶三通的送料系統，在其中一個口上增加一個注漿漏斗，并用球型閥門交替控制，實現正常排渣時用風壓，注漿時用漏斗注進護壁材料。一般反復噴射4～5遍即可，鋼管提升速度為0.2～0.3m/min，噴護量控制在400～500L/m,結束標準以孔口出風量衡量。
處理破碎帶巖體采用以下三種材料;
�、賃-PLUG速凝、膨脹、膠結好;②堵漏洞，充填大裂隙YMC-1材料;③水泥漿材料
經過現場配合比試驗，綜合考慮凝固時間、現場易于操作、拌合時間、管路占漿、供風系統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試驗研究
4.2.1施工工藝
造孔施工工藝：鉆進(鉆過破碎帶)→拔出鉆具→下管噴護→繼續鉆進…→成孔
噴護工藝：鉆孔→噴護U-PLUG→噴護YMC-1→噴護水泥漿液(摻入棉紗、海綿等充填物)→待凝→掃孔→加桿鉆進
4.2.3具體施工方法
① 鉆孔： 遇到斷層破碎帶，操作工應仔細觀察鉆機、鉆桿有無異常，如鉆機振動，機身顫抖，聲音異常，進退困難。此時，反復進退鉆桿，不可冒然加桿鉆進，待穿越斷層后，立即退鉆。
�、� 強風排渣：清孔降溫，盡可能將孔內的碎石渣、粉塵排出孔外，保證暢通。
�、蹏娮o：首先噴護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，可以在某個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YMC-1料，充填未被堵塞且較寬的裂縫。
④鉆進時間 不同材料噴護凝固的時間是不同的，經多次試
驗：U-PLUG材料噴護，白班2h，夜間4 h;水泥漿：24h~36h可以鉆進。
�、� 噴護工藝：鉆孔→退鉆→噴護柔性材料→噴護YMC-1+水泥
漿液→水泥漿液+U-PLUG護壁→待凝(白班2~3h，夜班4~5h)→加桿鉆進
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
鉆孔時間僅占成孔時間的1/4，3/4時間都用在灌漿、待凝上。為此，必須選擇合適的材料，縮短材料凝結時間，真正實現快速成孔。
�、� U-PLUG具有遇水膨脹、膠結好、凝固時間快、價格適中的特點，對付破碎巖體先噴一遍，U-PLUG在高壓風作用下，形成霧狀，迅速充填裂縫，膠結碎石，堵塞滲漏通道，初步穩定碎石，然后再噴護其他材料。
�、� 柔性材料主要作用是封堵大斷層、大裂縫。
在實驗施工中嘗試用膨脹的柔性的材料試驗獲得了成功，堵住了滲漏通道，穿越過斷層，效果非常好。
⑶ 水泥漿液加速凝劑作為注漿主要材料，廣泛應用工程中，由于價格低廉，技術成熟，起到很好的作用。缺點是凝固時間長，盡管加水玻璃、速凝劑等外加劑也是如此。
4.3.2人員配備
熟練的技術工人能夠快速掌握鉆孔規律，摸清巖石情況，正確處理問題。
5 技術經濟效果分析
5.1技術效果分析
�、� 鉆機選型：對付破碎巖體應采用大功率、大扭矩專用巖錨鉆機。經過多方調研及實際施工試驗，確定選用YG-60全液壓巖錨鉆機是正確的。
�、� 鉆桿和釬頭：以往工程中在鉆桿上焊接高強錳鋼，變成螺旋鉆桿，其目的是靠螺旋鋼擠碎掉入孔內的碎石，排出孔外，退鉆時，不至于卡鉆頭。
�、� 噴護材料：經過室內外試驗，選用U-PLUG材料能滿足凝固速度快,強度高遇水膨脹的要求。攪拌成水泥漿后，高壓噴入孔內的空洞、裂縫中，能迅速膠結破碎巖塊。
5.2經濟分析
在山高、路陡、條件惡劣的斷層破碎帶上成孔，每孔的材料費用較傳統施工工藝相比造孔施工成本大幅降低。——論文作者：肖家軍
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