岩土施工风动潜孔锤使用

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在边坡加固、滑坡的勘察治理、公路大坝注浆等地质灾害治理以及岩土工程勘察施工中，经常会遇到破碎、坚硬的岩层和松散的漂卵石层。在这类地层中用常规的钻进方法钻进，效率低、事故多、工期长、成本高。风动潜孔锤钻进是以压缩空气作为动力带动孔内冲击器工作，钻头冲击破碎岩石，同时利用压缩空气作洗井介质，将岩粉携带至地表。这种钻进方法是以高冲击为主，低速回转的方式碎岩，不需泥浆循环，破岩效率基本不受孔深、孔径的影响。在漂卵石层和坚硬岩层中，不但可以获得高效的钻进效率，而且成本低、钻孔质量好。目前，潜孔锤钻进已广泛用于地质勘探、水文水井、岩土工程勘察、岩土工程施工等领域，成为漂卵石和坚硬岩层的有效首选钻进方法。我单位这几年在潜孔锤的应用方面进行了一些探索实践，主要用于锚固工程和岩土工程勘察，取得了显著成效。

1工程实例一：某污水处理厂抗浮锚索工程

1．1工程概况

某污水处理厂位于临海地区，地貌属低山丘陵区。基坑开挖深度一6m，临海一边实施帷幕灌浆阻水，坑底布置48根垂直抗浮预应力锚索。锚索孔设计孔深25m，孔径150mm。钻孔穿过地层：上部0m～15m为松散漂石层，15m以下为细粒花岗岩。自然水位一8m。

1．2设备选择

钻机：重庆探矿机械厂生产的MGJ一50锚杆钻机；空压机：无锡空压机厂生产的LGI-7／10型螺杆空压机；钻杆：~5omm；冲击器：无锡钻探工具厂生产的130配150钎头。

1．3钻进工艺

1)钻进参数：钻压5kN一7kN；转速20r／min一40r／rain；风量10m’／min。2)钻进方法：开孔采用人工挖孔或岩芯管成孔方法施工，潜孔锤导人孔1m～2m深。较破碎的钻孔须埋设护口管。水位以上，干孔钻进携粉干净，钻速较高，达到3m／h～6m／h。水位以下，遇水钻机阻力加大，钻进效率大幅度降低，钻速只有1m／h-2m／h。采用问隔注入泡沫浆液，增强携粉能力和阻隔气体漏失，钻速提高到2m／h一3m／h。

1．4效果

由于使用了潜孑L锤钻进方法，漂石层采取的措施得当，钻进效率大大提高。平均每天完成两个孔，而其他单位采用传统的钢砂钻进，成一个孔要几天时间。该工程共完成锚索孔48个，进尺1200m。

2工程实例二：某水泥厂岩土工程勘察

2．1工程概况

某水泥厂新建厂区地处山前洪积扇。勘察工作量2300m，最大孔深40m。地层情况：0m～15m为人工填土，黄土状土，15m一40m为漂卵石，水位在40m以下。该工程不取样孔(鉴别孔)全部由潜孔锤钻进完成。．

2．2设备选择

钻机：长沙探矿机械厂生产的150岩芯钻机；空压机：6m电动空压机两台；冲击器：英格索兰CIR-90配CIR110—16A钎头；钻杆：+50mm。2．3钻进工艺

1)钻井参数：钻压3kN一5kN；转速20r／min～40r／rain；风量6m／rain～10m。／min。

2)钻进方法：上部黄土层用常规的冲击方法钻进，遇到漂卵石换用潜孔锤。在漂卵石层钻进，排风比较困难，容易出现卡钻事故。该工程主要采取了以下几个措施：a．采用中钻速、低回次、高风量的钻进规程。b．1台空压机风量不够时，开2台。e．用螺旋钻杆代替光钻杆，减少环空体积，可大幅度提高排粉速度和携粉能力。

2．4效果

在这种地层中，如果用常规的钻进方法，钻进效率极低，应用潜孔锤穿越漂卵石层，平均0．5d～1d一个孑L，最快速度4h钻成40m的孔。该工程共完成20个鉴别孔，共进尺800m。因为空压机故障多，风量偏小，影响了工效。如果采用大风量性能优良的空压机，效率更高。3工程实例三：某试验区高边坡病害治理锚索工程

3．1工程概况

该试验区位于长安区子午镇秦岭山脉的抱龙峪，高边坡自然坡度为35。-40。，山顶、坡底相对高差200m，坡体主要由花岗岩及上覆残积物构成，花岗岩岩体裂隙发育。该治理工程在刷坡清理了坡区残积土层后，再施工预应力锚索框架。锚索孔设计倾角25。，孔深20m～37m，孔径130mm，分布在9个坡段。钻孔遇到的地层：0in～8m为强风化花岗岩，节理裂隙发育，岩体破碎，8m以下为中等风化花岗岩，有微裂隙，基本完整。

3．2设备选择

钻机：煤炭院西安分院生产的MK一4型钻机；空压机：6m电动空压机1台，9m柴油螺杆空压机1台；冲击器：英格索兰CIR．90配CIR一90D钎头；钻杆：,1,63．5mm。

3．3钻进工艺

1)钻进参数：钻压3kN一5kN；转速20r／min～40r／min；风量6m3／min一10m3／min。2)钻进方法：刚开始施工时，我们用6m电动空压机，由于该空压机风量偏小，上返风速只有7m／s，远远不能满足冲击器正常工作风量，而且活塞式空压机输风也不平稳，所以孔内重复破碎、清渣效果差，钻进速度很慢，成一个孔需30多小时。最后换用9m螺杆空压机，成一个孔平均8h，最快只要4h。该地区0m一8m岩体破碎、裂隙发育，在破碎不严重时，采用轻压慢转、小回次、勤吹渣的钻进工艺。在破碎严重时，坍塌、掉块可能卡钻，这时要采用随钻套管护壁穿过破碎层。K5-9号孔，上部严重破碎，用偏心钻头6168套管随钻穿过破碎层6m后，换130钻具继续钻至终孔，下完锚索，灌浆前，将套管拔出。K5．14号孔，在钻至8m时，发生了埋钻事故，常规方法处理无效后，紧挨该孔并行打一孔吹砂清理埋钻岩粉，没想到又发生了埋钻。最后，用人工吊锤，一一将两套钻具起出，结果主孔钻头掉入孔内。在孔位不能变动的情况下，采取调大钻机倾角，躲过事故钻头，重新成孔。锚索孔的孑L身质量，在下锚索时得到检验，如果孔内干净、孔身光滑，锚索能一次下入。如果软硬变层时留有台阶、探头石掉块阻挡、孔底或孔的下半身沉积岩粉，都会影响下锚索。锚索下不进，就要通孔、扫孔和吹渣。I(5—14号孔是比较严重的情况，经过5次通孔，才下入锚索。

3．4效果

该工程共完成5O个锚索孔，进尺1295m，平均成孔时间15h。如果有大风量(17m)、性能优良的空压机，钻进效率将会更高。

4结语

通过几个工程的实践应用，我们积累了一些潜孔锤的施工经验，对风动潜孔锤钻进有以下几点认识：1)空压机作为潜孔锤钻进的关键设备，应选用性能优良的螺杆式，其风量和风压必须保证冲击器性能的充分发挥和孔底岩渣的及时排出。上返风速达到15m／s～20m／s，才能减少重复破碎，保持孔内干净，获得较高的钻进效率。2)在空压机风量不变的情况下，可采取加大钻杆直径或分级成孔，以提高上返风速和减少排渣量。钻杆直径以89mm为宜。3)在裂隙发育地段，应加大风量，提高吹渣效果。如正常工作1台空压机带2台钻机，这时，可以停1台，只供1台，效果更佳。4)在破碎岩层中钻进，可采取多工艺、多方法护壁，以减少事故，提高钻进效率。