深孔帷幕灌浆孔斜成因与处理

为保证大坝地基安全,深孔帷幕灌浆质量与否是至关重要的。事实上,因为各方面的原因,钻孔与设计方向往往会产生不一致的偏斜变化。如果钻孔产生的偏斜度很小,其影响是不大的;假如偏斜度严重发展,不仅对钻进质量、事故发生率、钻进效率等方面产生不良的影响,而且会严重影响具有一定防渗标准的“连续帷幕”的形成,使灌浆质量不能达到要求,以致不得不进行一定量的补充灌浆,从而使帷幕的造价提高。所以,我们不得不对孔斜由发生到处理等一系列技术问题加以掌握,以便在深孔帷幕灌浆中将孔斜控制在规程要求的容许偏差值内。在此,主要根据实际经验,鲁班乐标总结性地探讨深孔帷幕灌浆孔斜成因及其防治措施,以供借鉴。孔斜成因分析  孔斜作为钻孔事故产生的原因较多,视其主客观因素可归纳为地质条件不良,技术条件不适宜,操作方法不当等3个方面。地质条件不良在地质条件方面,集中表现在钻孔内岩石的力学性质上,主要为:  (1)钻进松散覆盖层时,覆盖层越厚,越容易改变钻孔的方向。其主要原因是覆盖层具有较强的活动性,钻出的钻孔孔径较大时,势必对粗径钻具不能形成强有力的控制,因而不能保证钻进方向的一致性;  (2)在有一定倾角的、软硬交替的岩石中钻进,由于钻头在同一接触面上有软硬不同的岩层,因此,可钻性不同的岩层会产生不同的钻进速度,从而改变钻头的钻进方向;  (3)在厚度大、破碎较严重的岩层中钻进,其钻孔孔径也较大,粗径钻具在钻进方向上不容易被控制。此外,破碎岩层往往是软硬岩层共存,因此,钻头容易改变方向;  (4)砂卵石层中钻进,钻孔最容易偏斜。因为砾石的圆滑对钻头产生偏滑作用,形成不均衡的阻力,易改变钻头前进的方向;  (5)在遇到溶蚀孔洞、大断裂带或老空洞等情况时,亦会产生钻孔的偏斜。技术条件不适宜  因采用与实际不相宜的技术措施造成的钻孔偏斜,主要表现为:  (1)在开孔钻进或浅孔阶段的钻进中,钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上,这会直接影响钻孔偏斜;使用过高的立轴钻杆与磨损较严重的立轴钻杆定向套管,容易使立轴产生较大的摆动,直接影响到钻头在孔底钻进时的不稳定性;帷幕深孔一般都要安装孔口管,如果孔口管不正,也会直接影响到开孔钻进时的方向;  (2)使用了弯曲的钻具或过短的岩心管。岩心管、钻杆等的弯曲,都会使钻具连接后不正,从而影响钻进的方向。使用过短的岩心管,在孔内歪斜时,比长岩心管的歪斜度更大,产生的孔斜度也更为严重;  (3)在由大孔径换小孔径或扩孔钻进过程中,因为孔壁各部硬度不一,孔径大小也不一致,换径后的钻头很难保持在与原孔中心线一致的方向向下钻进;  (4)孔径越大,受压钻杆产生的弯曲、拉伸、扭曲也会增大,使钻头在孔底钻进时不稳定性增强,从而使钻进方向发生变化;  (5)金刚石钻头胎体硬度不一致与金刚石颗粒分布不均一,或硬质合金钻头底出刃尺寸不同,也会直接影响到钻进方向的改变。操作方法不当  操作方法的不当往往是产生钻孔偏斜的直接原因。  (1)钻进时过大的加压,使钻杆产生多段处的严重弯曲,特别是在不利的地质条件下,对产生钻孔偏斜的影响会更大;  (2)使用磨损过钝的金刚石或硬质合金钻头钻进,会因在金刚石颗粒或合金粒向岩石内切入不稳定的情况下,容易改变钻头的钻进方向;  (3)在松散易坍塌的岩层中钻进,冲洗液的排量过大,压力过高,特别是使用粘度很小的泥浆或清水作冲洗液时,会较严重地破坏孔壁,造成孔内某一局部的坍塌,使孔径扩大。  由此不易控制钻杆过大的弯曲,致使粗径钻具容易产生偏斜。孔斜对产生孔内事故的影响:  钻孔一旦发生较严重的孔斜,将会给钻孔施工过程带来很多难题。严重的孔斜,不仅会加剧孔内事故的发生,而且会增加已发事故处理的复杂性。孔斜会加剧孔壁坍塌、掉块、岩层错动等地质因素所易造成的孔内埋钻、卡钻挤夹等事故在松软、破碎的岩层中钻孔,不采取有效的护壁措施,就有可能产生孔壁坍塌,造成钻具的埋挤、陷埋事故;在地质构造复杂的地层中钻进,当遭遇到局部地层结构不坚固、不完整时,会因岩层自身牢固性不够,钻杆在孔内回转碰打,冲洗液冲刷破坏,使其部分岩石破裂而掉入孔内,造成钻具的挤夹,给钻具的提升或下降带来困难;在节理多、倾角大、破碎多等容易活动的岩层内钻孔,往往会发生成批的岩石块(孔壁岩石)向孔内滑动,使钻孔变形,产生因岩层部分错动的卡钻挤夹事故。  如果钻孔在上述部位发生了较为严重的偏斜,会很容易产生孔壁坍塌、掉块、岩层错动,使原有地层的活动性增加,稳定性减弱,影响范围也相应扩大,使孔内埋钻、卡钻、挤夹事故发生的频率增加。钻具折断事故的机率增加  钻孔的严重偏斜,使高速回转的钻具在孔壁岩石的磨擦作用下,磨损相当严重。钻具在孔内回转时,会因钻孔较大偏斜产生很大阻力,而此阻力又集中表现在孔内的弯曲接触上。因此,也就使钻具折断的机率增加。在偏斜度较大的钻孔内,发生钻具折断事故后会影响事故的正常处理,增加其处理的复杂性  钻杆折断以后,其下部的断头会因孔斜而深藏在大孔径段内,使打捞矢锥不易对上断头;如果钻孔方位的偏斜变化较为复杂,尽管孔壁是完整的,打捞矢锥也不易碰上断头;假如钻孔方位的偏斜无多大变化,也会因孔斜度较大,打捞矢锥与钻杆断头不容易端正的接触。在上述情况下,往往不得不改变打捞方法,也就相应地增加了打捞时的复杂性。孔斜对钻进效率的影响  钻孔产生较严重的偏斜,会使钻进效率大大降低,集中表现在下面3个方面:  (1)钻孔偏斜会使钻杆在孔内随之发生弯曲,这样,当回转动力由立轴钻杆向钻头传递时,会使钻头的回转非常不稳定,造成钻头的磨损,降低钻进的效率,钻进进尺也会因此而受到不同程度的影响;  (2)钻孔偏斜使钻具与孔壁之间的摩擦力增大,这样,钻孔的轴心压力不能按需要全部作用到钻头上,从而影响进尺。如果过分增加压力,就容易造成钻具折断;  (3)由于钻孔偏斜比较严重,不能使用快速钻进的方式钻孔。因此,快速钻进容易导致钻具折断。  由此可见,孔斜对钻进效率的影响体现在进尺的快慢上,因钻孔偏斜致使钻具折断事故的增多,势必需要浪费大量时间用于孔内事故的处理,使单位进尺减少,效率降低。同时,钻孔偏斜造成的钻具磨损,使钻具使用寿命降低,单位进尺的材料消(损)耗量增加,造价提高,相应地降低了钻具的钻进效率。在帷幕灌浆中,钻孔的费用和工时一般占1/3~1/2以上,因此设法提高钻进效率,具有十分重要意义。更多关于“深孔帷幕灌浆孔斜成因与处理”等建筑方面的知识和建筑施工企业资质,可以登入中国鲁班乐标鲁班乐标进行查询。更多关于建筑行业独家信息,敬请实时关注鲁班乐标微信号。关注手机鲁班乐标(m./),实时了解建筑行业最新动态。
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