锚索成孔根管施工方案内容.docx

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锚索成孔根管施工方案内容

1工程概况2

1.1工程地质条件3

1.2锚索施工现状5

2锚索施工难点6

2.1钻孔质量技术指标要求高6

2.2地质复杂6

3应对的施工措施与分析6

4根管钻进施工工艺6

4.1根管钻进目的6

4.2施工工艺流程6

4.3根管成孔施工工艺7

5根管工程量9

6结束语9

锚索根管成孔专项施工方案

1工程概况

⑴在一期和二期加固区内增设锚索

C区和F3区：

该区为在一期和二期初步治理的基础上进行治理施工，主要为深层锚索施工，根据已经实施区域框格梁布置情况适当增设竖向或水平向框格梁。

该区位于高程930.00m～980.00m，间隔增设长65m～70m、1500kN锚索，竖向排距5m，水平向间距10m错开布置的预应力锚索60根。

F1区和F2区：

该区为在一期和二期初步治理的基础上进行治理施工，主要为深层锚索施工，根据已经实施区域框格梁布置情况适当增设竖向或水平向框格梁。

位于高程955.00m～980.00m，间隔增设长度为55m～70m，竖向排距5m，水平向间距10m错开布置的预应力锚索52根。

F4区：

该区为在一期和二期初步治理的基础上进行治理施工，主要为深层锚索施工，根据已经实施区域框格梁布置情况适当增设竖向或水平向框格梁。

位于高程975.00m～980.00m，间隔增设长度为55mm，竖向排距5m，水平向间距10m错开布置的预应力锚索9根。

⑵新增设的区域

H区：

该区为初次治理区域，包含深层锚索施工、锚杆、框格梁、深孔锚筋束等。

该区位于高程985.00m～1000.00m。

对于岩石边坡区域，在清坡后，表层岩体采取系统锚杆、框格梁、深孔锚筋束；另在坡面钻设深1m、间排距3m的排水孔、排水管需伸出坡外；对覆盖层区域，以框格梁和锚索支护为主，为减少扰动和破坏植被只需在框格梁及锚索部位进行清坡。

框格梁布置以水平为主，根据现场情况局部增加竖向梁，施工中框格梁需埋入坡体中。

采用间排距5m、1500kN，长度为50m～70m的锚索进行加固。

共布置102根锚索。

J区：

该区为新治理区域，包含深层锚索施工。

该区位于高程870m～880m。

在清坡后，表层岩体采取系统锚杆、框格梁、深孔锚筋束；另在坡面钻设深1m、间排距3m的排水孔、排水管需伸出坡外；框格梁布置以水平为主，根据现场情况局部增加竖向梁，施工中框格梁需埋入坡体中。

采用间排距5m、1500kN，长度为50m～55m的锚索进行加固。

共布置18根锚索。

⑶裂缝封闭和损坏排水沟修复

后缘截水沟回填粘土并夯实，同时对后缘截水沟已有的截排水沟进行检查和维修，确保截水沟两端排水分别进入上、下游的小张沟和小辜沟。

1.1工程地质条件

拉裂变形体位于瀑布沟水电站右岸坝轴线上游约780m左右。

拉裂变形体的前缘高程为730m，后缘高程为1187m，前后缘平面长约400m，宽约360m，高差达450m，两侧有深10～35m冲沟切割；自然谷坡大致走向为近SN向，谷坡总体呈折线状，地形上呈陡—缓—陡－缓（下陡上缓）的变化，地貌上呈现出槽脊（沟梁）相间的梳状地貌形态。

谷坡坡度在980m高程以下近50°，980m高程以上近40°。

拉裂变形体坡体后缘（高程约1180m）与区域内发育的最后一级夷平面高程接近。

其中：

970m~1090m高程坡段坡度相对较变缓，该缓坡段与河谷发育的Ⅴ级侵蚀阶地高程大致对应，形成于Q2末到Q3早期，河谷下切幅度达150m～180m；820m～970m高程段坡度变陡，形成于Q3早期至Q3末期，该阶段地壳上升速率较前期更快，该期下切深度接近现代河床谷底；坡体760m～820m高程段坡度稍缓，而760m以下坡度又变陡，为Q3末至Q4以来地壳短暂停留后形成。

2003年2月以来在拉裂变形体的中下部坡体浅表层中出现了滑塌变形，随后发生向高高程发展的逐渐后退式的解体破坏，并在坡体上形成了三个比较大的滑塌槽。

其中上游侧滑塌槽2003年5月份后缘发育到高程850m附近，现在其后缘发展到高程1000m左右。

6号洞下方，目前已发育一浅表层的滑塌体，并有进一步后退破坏的趋势。

拉裂变形体下游侧和古拉裂变形体前部的Ⅱ、Ⅲ级阶地保存较完整，阶地堆积物层状堆积特征明显。

表明古拉裂体形成于Q3初期，并于III级阶地（Q3中期）以来，一直保持相对稳定状态。

拉裂变形体岸坡出露地层在高程980.00m以上为近源堆积的崩坡积块碎石土，根据钻孔揭示深度约6米左右。

下伏地层为中前震旦系浅变质玄武岩和震旦系下统中基性火山岩，夹多层凝灰质砂砾岩，似层面产状总体为北西走向中陡倾坡内（倾南西），在大面积内保持稳定，仅厚度上有变化。

从低高程到高高程岩体结构的优势发育方向有以原生和构造结构面为主逐步转变为风化卸荷裂隙面为主。

在低高程陡倾角裂隙发育，岩体多出现倾倒拉裂；中高程坡体中缓倾角裂隙发育程度增高，与陡倾角裂隙面组合后形成滑移拉裂或滑移压致拉裂变形，如8#平硐中EW/N∠25o～35°结构面、12#平硐中的N26W/NE∠35o～40°较为发育，基本成为洞内岩体变形的控制性结构面；高高程岩体则又以陡倾角裂隙（陡倾坡内或坡外）占明显优势，卸荷特征明显，强卸荷段岩体呈碎裂－散体结构，岩块之间充填岩屑等，体现了岩块间有相互错动现象。

坡体浅表层呈碎裂－散体结构的岩体发育深度随高程增加有逐步增加的趋势。

岩体卸荷、松弛较强烈，最大卸荷、松弛深度达90m。

卸荷、松弛岩体中局部充填次生泥和次生泥膜。

水平方向上卸荷松弛深度总体由强变弱，风化卸荷裂隙的发育程度减弱，但卸荷松弛岩体与嵌合岩体往往相间分布，一般由表及里依次出现：

表生复合改造松弛带——应力集中式紧密挤压带——浅生改造松弛带——正常嵌合岩体。

岩体以弱风化为主，岩体卸荷、松弛较强烈，岩体强卸荷深一般为30m～60m，最深约70m；弱卸荷一般为65m～90m，最深约100m。

岩体卸荷主要表现为沿中陡倾坡内的倾倒拉裂及其与顺坡结构面组合形成滑移拉裂。

卸荷、松弛岩体中局部充填次生泥和次生泥膜。

根据平硐及钻孔资料分析，拉裂变形体由表及里分为三带：

浅部松动带，呈碎裂~散体结构，松动带水平深度10余米至50余米不等，由低至高增厚；中部拉裂变形带；以里正常岩体。

根据前期对拉裂变形体安装监测设备得出的监测成果及地表地质调查：

⑴Ⅱ区加固区域变形出缓慢的增加趋势，但变化幅度较小，基本趋于稳定。

除局部靠近小张沟附近存在表观监测台阶型变形现象外，Ⅱ区通过两期支护处理后，边坡整体稳定；Ⅰ区上游侧及后缘变形现象明显，并已形成贯通性的裂缝，小辜沟后缘表观累计变形量小，地表宏观变形不明显，下游侧向边界和前缘变形宏观现象不明显。

监测成果也表明Ⅰ区，特别是Ⅰ-1区变形增加趋势明显，变化幅度相对较大。

⑵从外部变形观测墩测值来看，位移随时间表现出明显的增加趋势，在宏观变形裂缝范围内的T17、T18、T19等测点竖向位移增加速率较快。

拉裂体上部未加固区域边坡向临空面、向上游侧的位移，且呈现出逐渐增大的趋势，总体变形方向为N80E。

⑶从测斜仪观测数据分析结果看，在原卸荷松动带内发生浅层松动变形带斜向上游渐进式的滑移压致拉裂变形，变形深度从下游高高程的30m（IN02）、24m（IN01）至上游低高层逐渐变浅，至IN09附近约10m。

变形方向为向临空面、向上游侧的位移，总体变形方向为N80E，与表观监测分析的变形方向基本一致。

⑷据现有监测成果分析，整体上处于已加固区域的测点位移过程线基本趋于稳定，表明970m高程以下的加固治理对边坡稳定起到了很好的作用，但须特别注意处于小张沟附近Ⅱ-3区深部监测显示孔口累计变形未收敛，处于缓慢增长趋势；而处于高程970m以上未加固区域变形呈现出逐渐增加的趋势。

⑸依据拉裂变形体的成因、现有的边坡变形破坏分析、地质稳定性分析、拉裂体稳定性研究分析成果，深部卸荷松动带整体稳定，目前拉裂变形体的变形破坏主要是Ⅰ区边坡原深部卸荷松动带内浅层松动变形带（下部部分为Ⅱ区）产生渐进式的滑移压致拉裂变形，根据整体变形程度不同，将Ⅰ区划分为三个亚区，即Ⅰ-1区、Ⅰ-2区、Ⅰ-3区，其中Ⅰ-1区变形最为明显，其平面上位于新纵3至新纵2与新纵5中间范围，变形范围顺河长约130m，横河宽约130m，厚度15m~30m，平均厚度约22m，方量约18万m3，其整体稳定性较差，底部一旦形成贯通性好的剪切滑移带，在地震等工况下，浅层松动变形带可能会发生快速的滑移变形破坏，对左岸进水口、下游大坝和下部已有的支护等产生不利影响。

1.2锚索施工现状

⑴孔内坍塌掉块，卡钻，钻机无法继续钻进，起钻后发现锚索孔已坍塌，无索体安装通道。

⑵当钻孔钻至一定深度后，岩体内部存在裂隙漏风现象严重。

⑶锚索孔在钻进过程中，孔内坍塌掉块，岩层破碎，当孔深达到设计要求时，锚固段内岩体为V类岩体。

在锚索施工初期，因地质结构复杂，锚索成孔异常困难，一台钻机7天未完成一个孔，为了保证工程质量及合同工期施工总进度计划，故我单位决定采用套管跟进的钻孔方法，成孔率可达98%以上，且成孔时间大大缩短，如果采用根管钻进平均每天一台钻机一个锚索孔。

2锚索孔施工难点

2.1钻孔质量技术指标要求高

锚索孔的设计深度为50m～70m，为1500KN级10根无粘结预应力钢绞线，锚固段长度为8.0m，锚固段孔径为φ140mm，锚索孔向下15°和向上5°两种角度。

要求钻孔孔位偏差≤10cm，方位角偏差≤2.5°，端头锚固段的孔斜误差不得大于孔深的2%，孔径不小于设计孔径10mm；为保证边坡稳定，锚孔清理采用风吹孔。

2.2地质复杂

拉裂变形体岸坡出露地层在高程980.00m以上为近源堆积的崩坡积块碎石土，根据钻孔揭示深度约6米左右。

下伏地层为中前震旦系浅变质玄武岩和震旦系下统中基性火山岩，夹多层凝灰质砂砾岩。

故钻孔时易塌孔掉块（大倾斜度钻孔孔壁稳定性本身就差），造成钻进和成孔及其困难。

3应对的施工措施与分析

⑴常规成孔工艺：

虽偶尔能成孔，但多产生卡钻、埋钻等事故，反复扫孔重复劳动量大、功率低。

⑵固壁灌浆成孔：

由于边坡岩体强烈松弛，灌浆流失现象严重，再加上固壁灌浆待凝、扫孔耗时耽误合同工期，故该地质情况不宜采用固壁灌浆法成孔。

⑶根管成孔：

经过现场试验并成功运用，采用锚固70钻机（JX-80全液压锚固钻机），冲击锤、偏心钻头、套管、管靴、导正器等组合钻具，根管钻进成孔工艺，成孔率可达98%以上，因此，拉裂变形体的施工，最有效的成孔工艺就是采用根管钻进成孔。

4根管钻进施工工艺

4.1根管钻进目的

⑴为了保证工程质量，加快施工进度以满足施工总体进度计划。

⑵加快钻孔成孔率。

4.2施工工艺流程

根管钻进施工工艺流程见图1。

施工工艺流程图1

4.3根管成孔施工工艺

4.3.1偏心根管钻进原理

偏心钻根管钻进时的主要器具由套管、冲击器、偏心根管钻具、套管靴组成。

用同径常规钻头造孔1.0m深左右，为套管钻进提供定位和导向作用。

开钻前，让偏心钻头伸出套管靴，达到一定程度时，张开偏心钻头方可进行正常钻进。

特别注意：

在确认钻头到达孔底后应先回转，待正常后，再开风进行钻进。

根管钻进的过程中，边加钻杆边加套管，根管钻进至需要深度位置后，即可将根管钻头、冲击器、钻杆提升出孔外，根据需要可一次根管到位，或先根管钻进至需要深度后，再用常规裸钻至设计深度，最后用高压风彻底冲扫钻孔。

4.3.2偏心根管钻进施工方法

⑴偏心根管钻具在施工前应逐一检查风动潜孔锤、偏心钻头、套管、套管靴。

风动潜孔锤应工作正常，并加注机油润滑；偏心钻头应能灵活张开和收拢，张开时偏心锤头应大于套管靴外径，连接销及锁紧机构应牢固，钻杆与潜孔锤和潜孔锤与偏心钻具的连接应可靠，套管和套管靴无裂纹，凡有影响强度的缺陷均不能使用。

⑵开孔时，尽量采用常规冲击钻头裸钻进，同径常规钻头先造孔1.0m深左右，给根管钻进提供定位和导向作用，当返风量较小时，更换偏心钻头根管钻进，一般地层的根管钻进采用中风压（0.5～0.8MPa）供风，钻进速度为3～5m/h；到覆盖层与变形体交接层时，要改用小风压，钻进速度减慢一半，并要间歇吹渣，确保不卡钻；进入稳定岩层后即可加大风压，提高钻进速度，终孔深度一般较设计深度长40cm，卡钻时，在允许用水的情况下，从钻杆中注入少量的清水是解决卡钻的有效方法之一。

⑶开钻前，将钻具组装好放入带有套管靴的套管内，让偏心锤头伸出套管靴，正转张开偏心锤头进行钻进。

特别注意：

偏心根管钻进时，在确认钻头到达孔底后应先回转，待正常后，再开风冲动钻进。

⑷钻进过程中，随着钻孔的延伸，边加钻杆边接套管。

⑸每钻进0.3～0.5m时应强风吹孔排粉一次，以保持孔内清洁。

吹孔时，中心钻具和上提距离应严密控制（以能实现强风吹孔为限），禁止在钻进过程中向上起拔中心钻具或来回倒杆。

⑹钻进结束或需要更换中心钻具时，先将孔底残渣吹尽，脱开中心钻具的回转动力，停止回转，缓慢提升中心钻具至偏心钻头后背与套管靴前端接触为止，用管子钳卡持钻杆，作反时针方向回转，同时缓慢试提中心钻具，当中心钻具可顺利提升时，表明偏心钻头已顺利收拢，这时可按照常规方法提升中心钻具，直至全部提出中心钻具。

⑺有时会因孔底残留岩渣过多、偏心钻头回转部分被岩渣卡住而影响偏心钻头收拢。

当试提几次仍不能奏效时，应开动空气压缩机重新对钻孔进行清洗，并使用潜孔锤作短时间工作，然后再进行试提，如此作法直至提出中心钻具。

⑻在根管套管内有困难的情况下，要想获得较大的有效孔径，可用套管内经小3～4mm的合金或金刚石钻头回转切削通过套管靴，从而扩大有效孔径。

⑼根管钻进至需要深度后，即可将根管钻具提升出孔外。

根据需要，可一次根管到位，或先根管钻进至需要深度后再用常规钻头裸钻至设计孔深。

⑽终孔钻孔结束后，锚索编制、入孔工序验收合格后进行下一道工序下索，下索完成后进行拔管。

但考虑到边坡地质情况，所以根管孔不拔管。

5根管工程量

每个锚索孔根管的量按现场记录监理工程师核实为准。

6结束语

此方案，希望能加快造孔速度，提高施工效率，积累根管钻进施工技术经验，但是由于拔管原因，可能造成更高的经济代价。