锚固钻机湿法成孔工艺

锚固钻机湿法成孔工艺在南平铝厂边坡支护中的应用

徐锦明

(福建省东辰岩土基础工程公司注浆工程部)

摘要：介绍南铝边坡地质特点，普通干法钻孔难以成孔的特点，针对这些特点以及质量、安全、综合经济效益等方面考虑，提出了锚固钻机进行湿法成孔方案，选取合理的钻具及设备组合，完成了含水量丰富的粘性土锚孔成孔施工。

关键词：地质特点及施工难点，湿法成孔工艺，钻具及设备组合。

福建省南平铝业有限公司拟在其厂区东面兴建熔铸技改(一期)厂房，场地东北侧为一斜坡，坡顶标高为88~94m，坡底建设用地的整平标高为71.5m，边坡高度为17~23m，边坡体以粘性土为主，边坡的破坏后果严重，因此边坡体安全等级为一般。拟按1:0.25的坡率切坡后采用锚索挡墙支护。该边坡的支护设计由福建省建研勘察设计院承担。

一、工程概况

1、地质概况

支护范围内地层情况从上而下：

①素填土：以粘性土为主，稍密，揭露厚度2.8m；

②粘土：湿，硬塑-坚硬，揭露厚度为10.5~28.6m；

③粉土：中密-密实，揭露厚度为1.1~8.1m；

④卵石：稍密-中密-密实，由卵石，砾石、砂等组成，粒径为20~100mm，揭露厚度为

0.6~4.9m；

⑤强风化片岩：块状构造，揭露厚度为5.85~15.69m。

2、水文地质概况

拟建场地的地下水主要为赋存于第四系松散层的孔隙水和基岩的裂隙水。孔隙水主要赋存于③粉土和④卵石层孔隙中的潜水，具弱承压性。③粉土为弱透水性含水层，弱富水性；④卵石属强透水性含水层，富水性强；裂隙水主要分布于⑤强风化片岩的裂隙中，受基岩裂隙发育程度控制，透水性一般，富水性中等。

勘察期间由于受降雨的影响，测得场地地下水的初见水位埋深为 1.37~21.98m，标高为69.65~70.96m；稳定水位埋深1.13～21.83m，标高为69.69~ 71.52m。根据当地水文资料，场区内地下水的变化幅度约3m。

二、成孔设计概况

(1)钻孔式预应力锚索孔径为φ168,采用干法成孔，钻孔的长度应比设计长度长500。且不同岩土层的锚固段长度应根据基本试验结果作相应调整。

(2)预应力锚索的成孔过程中，必须对其成孔的各岩土层分布进行详细编录，一旦发现与设计条件不同,应及时通知设计人员以确定岩层摩阻力及锚索承载力。

三、施工中遇到的困难及技术难点

2、施工过程概况

我司于5月20日起开始进行试验孔施工，按照设计要求采用干法进行钻孔式成孔。施工1个多月开孔7个，扫孔多遍，最终只成孔4个。其中:

位置K0+0～K0+2开孔3个，高程约78m处2个：孔号分别为1#-4（未成孔）、1#补-4(成孔)，高程约75m处1个：孔号2#-8(未成孔)。

位置K0+45～K0+48开孔3个：其中高程约75m处1个：孔号3#-8(未成孔)，高程约78m 处2个：孔号分别4#-4(成孔)、5#-5(成孔)。

位置K0+58～K0+60开孔1个，高程约78m，孔号分别为6#-5（成孔）。

但成孔质量不理想，质量无法保证。经基本试验抗拔结果：抗拔力严重偏低，与原设计值差距较大：原设计张拉设计值350KN，标准值455KN，而实际张拉100KN左右即破坏。

经分析主要原因为：由于地质条件复杂，含水量丰富，水位较高(根据钻孔孔口流水测算水位高程约80m以上)，水压大，土层粘、土层内存在裂隙带发育等原因。钻孔时风串孔严重，孔内滞留泥浆、塌孔等影响成孔质量现象。附：钻孔施工过程照片

钻孔时返

出的泥浆

钻孔及地层描述：

试验孔1#

0～8m粘土层，返砂正常，带有泥团，土层潮湿；

8～12m返砂不正常，开始漏气，冲击器无法工作，不出风，不返土，无法进尺，退杆冲洗冲击器。扫孔：现象同上，有水返出，返泥浆，至15m时又开始漏气，不出风，不返土。停钻，换孔。

试验孔2#

0～8m粘土层，返砂正常，带有泥团，土层潮湿；

8～12m返砂不正常，开始漏气，跑风，与试验孔1#-4、1#-4(补)串孔，试验孔1#-4、1#-4(补)孔内返泥浆，无法进尺，停钻。

试验孔3#-8

0～10m粘土层，返砂正常，带有泥团，土层潮湿；

10～13m返砂不正常，偶有漏气，带水，土样成泥团状；

13～19.5m粘土层，漏气跑风，返泥浆；

119.5～22m强风化片岩，返粗颗粒碎石，有裂隙带，钻至22m位置孔口堆积体滑坡，塌孔，堆积体交办处跑风，出泥浆。停钻。

试验孔4#(4索)

0～8m粘土层，返砂正常，带有泥团，土层潮湿；

8～12m返砂不正常，带水，土样成泥团状，开始漏气；

12～18m漏风严重，返砂不正常，偶有返泥浆，碰到碎裂带，裂隙发育，偶有粗颗粒碎石块；

18～24.5m强风化片岩，返泥浆。

试验孔5#

0～6m变粒岩，返砂正常；

6～8m粘土层，返砂正常，带有泥团，土层潮湿；

8～13m开始漏风，返砂不正常，偶尔返泥浆，带水汽；

13～18m漏风严重，与3#、4#孔串孔，3#、4#孔返水，返泥浆，返砂不正常，碰到碎裂带，裂隙发育，偶有粗颗粒碎石块，停钻。隔一天，孔内流清水，大约1t左右。

隔一天扫孔：

0～16m返砂不正常，返泥浆；

16～27.5m返泥浆，偶带粗颗粒碎石块，下索至23m时，卡住，拔索，再次扫孔，现象同上。

0～16m返砂不正常，返泥浆；

16～27.5m返泥浆，偶带粗颗粒碎石块，下索至23m时，卡住，拔索，再次扫孔，现象同上。

四、湿法成孔工艺

为了保证工程质量、安全，综合地层情况及类似工程施工经验的基础上，经业主、设计院综合工期及经济效益考虑后，提出了采用湿法成孔工艺进行施工。

1、设备及钻具组成