跟管钻进技术在卵石地层边坡加固工程中应用

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1、跟管钻进技术在卵石地层边坡加固工程中应用　　摘要：该边坡体加固工程位于兰州市南山路K32+680至K34+308西固煤场高架合同段内,目前工程施工已基本结束。本文主要对跟管钻进技术在本工程的砂卵石地层中的主要施工过程和实际遇到问题的处理措施进行阐述，详细介绍跟管钻进技术高边坡卵石地层中的成孔工艺、施工配套设施和相应的技术措施。关键词：边坡加固；卵石层；跟管钻进；预应力锚索中图分类号：U213.1+3文献标识码：A1工程概况兰州市南山路西固煤场高架设计起点位于南山路道路主线K32+680处，终点在K34+308处与西柳沟立交相连,高架长度

2、为1628m。该合同段内部分路段穿越山体，按设计需进行边坡开挖与加固。为保证施工过程中及高架桥路运营期间的安全，对该坡体采用预应力锚索格构梁加固措施。但由于边坡地层开挖后主要为砂卵石层，普通钻孔设备无法成孔，这给预应力锚索施工造成了极大的困难。为解决该问题，采用了跟管钻进技术进行预应力锚索施工。1.1工程地质条件7兰州市地区的地形以黄土丘陵为主，次为黄土梁峁，阶地与干沟发育。在地貌单元上属黄河南岸Ⅳ级阶地，地形起伏较大。道路沿线地层结构主要为粉土、砂卵石层、泥质砂岩等。地层岩性分述如下：（1）粉土：褐黄色～黄色，粉粒为主，土质较纯，具孔

3、隙，含白色盐质斑点及钙质条纹，局部夹薄层砂，含个别角砾，厚度11.00～33.50m，稍密～中密，稍湿～湿。（2）卵石层：杂色，主要成分花岗岩、砂岩等。夹块石，含粉土、细砂薄夹层。初见时碎石粒径较小，随深度增加，粒径变大，密实度提高，骨架颗粒约占60％以上，砂、土填充，冲积～洪积形成，厚度5.8～17.5m，稍密～中密～密实，稍湿～湿。（3）泥质砂岩（N）：新近系，砖红色。细粒结构，厚层状构造，泥质胶结，岩体较完整，岩芯呈短柱状或长柱状，岩质软弱，易分化，手搬易断。干燥时锤击易碎，呈碎块，碎屑状；遇水易软化崩解呈散沙状。顶部2—3m为强

4、分化层，结构构造基本破坏，岩体破碎，岩芯多呈碎块、短柱状。该层分布连续稳定，厚度较大。层面埋深9.9～17.3m。边坡开挖后呈现的实际地层状况如下图1、图2所示。图1边坡开挖后卵石层粒径状况图2边坡开挖后卵石地层滑塌现象1.2工程设计概况7采用预应力锚索格构梁加固,锚索长度18m,间距3.0m，孔径130mm，倾角15o。锚索采用3根15.24mm高强度低松弛钢绞线，锚固段长度12m，设计荷载400kN，锁定荷载200kN。格构梁截面为400×400mm。预应力锚索格构梁设计断面图如下图3所示。图3预应力锚索格构梁设计断面图2成孔工艺及

5、施工难点2.1成孔工艺钻孔穿过地层主要为松散砂卵石层，为减小施工外因对坡体稳定性的影响，成孔采用以高压空气为介质的干法成孔。对于该类地层采用风动潜孔锤接偏心扩孔钻头跟管钻进。2.2施工难点锚索成孔环节在整个工程中有着非常重要的作用，要使得锚索锚固力达到设计要求，关键是保证锚索的成孔质量；同时，成孔速度的快慢,又制约着后续工作的进度，因此，成孔工作为本工程的难点之一。本工程边坡面锚索穿过的主要区段为砂卵石层，这种地层岩质松散，胶结力差或者无胶结力，钻进过程中漏风严重，钻渣难以排出孔外,钻进过程中极易发生卡钻和埋钻事故，易出现孔内坍塌现象。

6、砂卵石层内鹅卵石含量较多且分布不均，钻进过程中因地层软硬不均匀容易造成钻孔偏离原来的方向，增大了钻杆与孔壁的摩阻力,所以在砂卵石及软硬不均地层中成孔又是本边坡加固工程的重要难题。73配套设备与钻具3.1钻机采用成都产M70型动力头式跟管钻机,该钻机最大扭矩3570N，最大起拔力40kN，行程2500mm，功率18kW，具有扭矩大、行程大、体积小、安装就位方便等优点。工程中为了提高效率，采用的潜孔钻车安装跟管钻机动力头进行成孔施工，提高了钻机移动效率，操控性强。施工过程中设备使用情况如下图4所示。图4跟管钻机现场施工作业图3.2空压机该工

7、程选用中风压钻进，结合场地的实际地层情况和孔深、孔径等因素,选用移动螺杆式空压机，该空压机风压可达10MPa，风量12m3/min，满足1台钻机成孔需要。3.3钻具和钻杆选用成都产SMW110型冲击器配同心扩孔钻头钻进，跟进127mm套管，套管采用左螺旋连接，每根长1.5m。成孔所用钻杆均为89mm外平厚壁钻杆,每根长1.5m，长度与钻机行程相匹配。所选套管与钻杆等长，做到加接套管与加接钻杆同时进行，可减小钻进过程中因套管与钻杆不等长而分别加接所产生的辅助时间。采用外平厚壁钻杆，可减少钻杆断裂事故的发生。3.4钻进参数7钻进参数的选择主

8、要取决于地层条件和所采用的钻进工艺。采用风动潜孔锤接同心扩孔钻头在砂卵石层内跟管冲击成孔时，风量控制在10~12m3/min之间，风压为017~018MPa，转速为20~30r/min。4技术措施（1）施工