浅探深孔帷幕灌浆孔斜成因与处1

浅探深孔帷幕灌浆孔斜成因与处理由此可见，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。5、孔斜对钻孔质量的影响5.1钻孔地质资料的准确性受怀疑在进行灌浆孔特别是帷幕灌浆深孔的钻进中，要求对岩层岩性以及孔内各种情况进行详细记录，便于在研究灌浆资料时分析灌浆质量，了解不同岩层的可灌性，分析防渗帷幕的效果。但钻孔偏斜后使所要了解的地质资料不准确，表现在以下3方面：（1）对岩层或构造带的空间位置、厚度、结构的分析有直接影响。一般在进行深孔帷幕灌浆施工之前都要选取一部分Ⅰ序孔，将其作为先导孔施工，以便进一步查明地质勘探资料的正确性，了解岩层及构造带的分布状况，将其灌浆成果资料用于指导后期各序孔的灌浆施工。但有孔斜以后，对岩层及构造带产生因孔斜所造成的假厚度，改变了施工目的和要求，使所要了解的内容变得模糊，在根据各先导孔地质资料进行岩层对比及灌浆分段等方面都会发生困难；（2）钻孔产生偏斜会破坏灌浆孔间的合理孔距。因此，会产生部分无效进尺，甚至只有采取补孔的办法来弥补因孔斜带来的负面影响。有时，因钻孔偏斜太大及其偏斜方向巧合，钻孔的下部会钻至临近孔中或穿过临近钻孔，使钻孔下部的进尺无效。再进行补孔时，无疑会造成很大浪费；（3）钻孔偏斜后，钻头在孔内的回转不稳定，致使采取到的岩心很细，甚至保存不住岩心，严重地影响岩心的采取率。5.2灌浆施工因孔斜而不能正常进行有了良好的灌浆孔，才能实行良好的灌浆。钻孔偏斜必然会使灌浆孔的孔壁不圆和不平整，给安设栓塞造成困难。帷幕灌浆一般采用孔口封闭器的方式灌注，大多数将钻杆作为射浆管用，因有钻孔孔壁的弯曲，钻杆在孔内也呈弯曲状态，在灌浆特别是灌注浓浆时，很容易发生“固死”钻杆的现象，从而影响灌浆的顺利进行。6、孔斜对灌浆质量的影响孔斜所造成的灌浆孔孔距的变化使相邻孔的有效充填范围彼此衔接不起来，从而使灌浆帷幕不能达到规定的防渗标准，灌浆质量受到影响。浆液在岩石缝隙中的扩散范围受灌浆压力、浆液性质、岩缝发育特征及施工工艺等因素的影响。同一性质的浆液在不同压力、不同地质条件下，扩散充填的范围差异性很大。灌浆孔距的确定，过去应用最多的是凭经验判断，现在一般是在现场作灌浆试验。经过试验后确定的孔距相对于某一坝址地质状况来说是较为合理的，它的最主要的特点是，使相邻灌浆孔浆液的充填范围能彼此衔接，而且到最后既不会遗留下能导致透水性超过标准的大裂缝，又不使搭接重叠的部分太少，以能形成一个具有一定防渗标准的“连续帷幕”，又使钻孔量最少。但钻孔产生偏斜后，无疑会破坏相邻钻孔间浆液充填时的这种“衔接”关系，灌浆不能达到预期目的。7、孔斜的预防与处理措施控制钻孔钻进方向，使之不发生严重偏斜是一项很复杂的技术工作。采取何种技术措施防止钻孔偏斜或钻孔产生严重偏斜后如何处理，都必须将影响钻孔偏斜的3方面因素结合起来全面加以考虑。7.1预防孔斜的措施（1）钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一条垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开孔，以使钻进中不摆不晃；（2）孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进时摆动性大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大；（3）使用符合规格的各种钻孔器具，并随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴导管时，应及时更换。在浅孔钻进阶段，一般情况下，使用的岩心管长度较大一些为宜；（4）孔较深以后，即开始需要从地面减压钻进时，特别要注意钻压的调整，同时要注意提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一条直线上；（5）钻进中，当岩石换层时，不论是由软变硬还是由硬变软，或者是由完整变破碎，破碎变完整等情况，均应减压减速钻进，对其进尺的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制；（6）钻进中，应勤检查钻机有无移动，立轴钻进的方向有无变化，发现问题应及时纠正；（7）为防止孔斜发生，必须熟悉所使用机械性能和钻孔方法的特点，经常研究，总结经验。在深孔帷幕的钻孔中，应对孔斜及时测量，及时准确地掌握钻孔的偏斜情况，以利于及时处理。7.2孔斜的处理措施7.2.1扩孔纠偏法此种方法适合于浅孔阶段中（一般不超过10m）钻孔已偏斜严重的情况。采取加长粗径钻具，并使用比原钻具直径至少大一级的钻具，从孔口或从孔口管底部位置扩下去。可以扩大处理符合要求的钻孔，矫正钻孔的方向，防止在继续钻进中该孔偏斜严重发展的情况出现。7.2.2短钻具法在松软岩层或厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正。因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。主要通过用轻压力慢转速的操作方法，钻具会因自重垂向钻进。使用的岩心管长度一般可为1~1.5m，钻进3~5m后进行钻孔测斜。如果孔斜度已减少，则可使用正常钻具钻进；如果没有矫正过来，则可加长粗径钻具，从开始矫正位置扫孔后，即或按原孔斜度钻进。7.2.3换径法换径法主要是用比原正常钻进用的粗径钻具小一级或二级直径且长度短于1.5m的粗径钻具钻进。因为短细的粗径钻具可在较大的孔径内成接近于垂直状态。在进行矫正前，先把孔内岩心取净。钻进时要轻压慢速控制给进。钻进3~5m后进行测斜。如果孔斜没有减少，可用原正常钻具扩下去，待条件成熟后再进行矫正。如果新孔孔斜度有所减少，可换用带有导向装置的钻具进行扩孔，扩完后换用正常钻具钻进。在容许的情况下，也可用换径的钻具加长后钻进，直至终孔。7.2.4控制法控制法主要是在考虑进行其它矫正方法时有很大困难，或还有不多的距离就抵达终孔的情况下应用。这一方法的主要措施是加长粗径钻具。一般情况下，加长后的粗径钻具不小于原钻具的2倍。加长粗径钻具后，无疑会增大孔壁对整个粗径钻具按原方向继续钻进的控制力，使原有的孔斜度不再继续扩大，但在操作方法上要严格注意。7.2.5扫孔法扫孔法是在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量，发现偏斜值超过允许值时，先不进行纠偏处理，按正常程序继续进行灌浆，当接近灌浆结束标准时，用比例为0.5（或0.6）∶1的浓浆（可加适量的速凝剂）置换出孔内稀浆，并待凝24~48h后再扫孔，扫孔时注意控制钻压并随时检测孔斜，可使已偏斜的钻孔段得到有效的纠正。但此种办法耗时较长，一般在上述几种方法处理无效的情况下采用。7.2.6补孔法补孔法有两种情况：（1）在灌浆施工中，当发现钻孔偏斜严重时，为防止严重的孔斜对灌浆质量产生影响，可在该孔附近补钻新的灌浆孔，一般与原灌浆孔的距离应不大于50cm，但补钻灌浆孔前应封填好原偏斜灌浆孔。此种情况适用于浅孔阶段中就严重偏斜且在采取多种矫正方法均无效的灌浆孔。补钻新的灌浆孔后在与原偏斜孔相对应的孔深位置以上的各灌浆段一般可不再灌浆；（2）在灌浆施工结束对施工质量进行检查验收时，通常的方法是采用打质量（效果）检查孔。检查孔位置的选定，既要考虑到有代表性和普遍性，又要照顾到薄弱环节。这时，可结合对灌浆施工资料的综合分析，在因孔斜可能使灌浆不足的地方布置检查孔，使其得到一次补强的机会，因为检查孔也要灌浆。同时，通过检查孔的压水试验，也能获知因孔斜对灌浆质量的影响程度。8、对保证钻孔方向重要性的商榷要保证很深的帷幕灌浆孔不发生偏斜，绝非易事。虽然结合地质条件采取多种技术措施和操作方法，往往也很难控制钻孔不发生偏斜。如果用加强测斜等方法来加强控制，但在如此多的灌浆孔内，势必要增加浩繁的工作量，使施工单位难以承受。另外，一旦发现偏斜，要采取纠偏，不但费时，而且不易成功。因此，对于解决偏斜问题，笔者认为，不仅要从施工方面入手，而且要从设计方面着手。基于此，提出如下有待商榷的建议：（1）合理降低深层的要求标准，放宽容许偏差值。规范规定了垂直或顶角不小于5°的帷幕灌浆孔其孔底的容许偏差值。但当孔深大于60m时，孔底最大容许偏差值除了应根据工程实际情况并考虑帷幕排数等具体情况确定外，还应结合当地地质条件下浆液扩散半径和该孔下部岩层的透水性能来分析比较后确定。在特殊情况下，容许偏差值可大于孔距；（2）增加帷幕的排数。在地质条件不良、钻孔偏斜的情况下，可考虑在局部地方增加帷幕的排数，以防止孔斜对灌浆质量产生不良影响；（3）分层施工。如果帷幕灌浆孔深超过100m，可开凿中间平洞分层施工；（4）适当提高灌浆压力。在深孔阶段钻孔发生了稍大一些的偏斜（但未超过规定标准），采用高一些的压力灌浆，可在一定程度上使浆液的扩散范围增大并弥补因钻孔偏斜造成灌浆范围的不足。