高精度鉆孔成孔工藝及特殊情況處理

1、高精度鉆孔施工工藝和特殊情況處理在各種類型的鉆孔中，有一類鉆孔對(duì)孔的孔斜率要求很高，比如混凝土大壩中埋設(shè)監(jiān)測(cè) 儀器的垂線孔， 大壩壩體中連接高低廊道的排水孔， 定向鉆進(jìn)中的導(dǎo)向孔等， 這類高精度鉆 孔的偏斜率一般不得超過(guò) 1 ，所以對(duì)鉆孔施工來(lái)說(shuō)，難度很大。本文特此總結(jié)筆者多年對(duì) 垂線孔的施工經(jīng)驗(yàn)，以期形成一套垂線孔施工的成熟工法。一對(duì)鉆機(jī)的要求在施工這類高精度孔之前一定要根據(jù)鉆孔的要求選擇最合適的鉆機(jī)， 一般鉆孔采用 XY-2 或者 XY-2PC 鉆機(jī)均可。 相比較普通鉆進(jìn)而言， 鉆機(jī)重量稍微重些是有利于保證鉆進(jìn)質(zhì)量的。 開(kāi)鉆前檢查好鉆機(jī)是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常， 配件是否齊全。 如果正常， 要重點(diǎn)檢查

2、上卡盤(pán)和下卡盤(pán)在 夾緊的情況下是否在立軸中心。 上下卡瓦的中心和立軸中心誤差不要超過(guò) 1 毫米。 并且上下 夾盤(pán)的中心以及立軸中心要在同一條軸線上。 如果沒(méi)有在同一軸線上要進(jìn)行調(diào)整。 調(diào)整方法 如下： 1：更換上下夾盤(pán)的卡瓦和和銅墊； 2：將上下卡盤(pán)偏差較大方向上的卡瓦取下來(lái)，在 卡瓦和銅墊之間增加薄銅墊， 偏差多少就墊多少。 另外還需要檢查立軸， 確保立軸徑向不能 晃動(dòng)。二對(duì)鉆桿和鉆具的要求鉆桿要求盡量用 50 毫米的新鉆桿與鉆具，并而其要直。兩端的連接絲扣要與鉆具同心。 豎機(jī)鉆桿最好選用 3m 到 3.5m 的鉆桿。當(dāng)然也可以根據(jù)現(xiàn)在的情況來(lái)定，原則上還是不要 過(guò)長(zhǎng)。鉆具的長(zhǎng)度（包括蓋頭、

3、巖心管、以及擴(kuò)孔器和鉆頭） 50公分-60 公分的開(kāi)孔鉆具以 及 1.2 米、 2.4 米和 3 米至 4 米的鉆具若干根。鉆具與鉆桿大小要符合施工要求。后備若干 同直徑的蓋頭和鉆頭以及擴(kuò)孔器。三鉆機(jī)的安放與固定鉆機(jī)安放是一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)。首先要在安放鉆機(jī)的地方打一個(gè)水平的混泥土地面， 然后放好鉆機(jī)。 對(duì)垂線孔孔位時(shí)松開(kāi)鉆機(jī)的轉(zhuǎn)角器， 用水平尺調(diào)整鉆機(jī)立軸， 使其立軸中心 線和孔的中心線一定要在同一條線上， 然后鎖死轉(zhuǎn)角器。 對(duì)好孔位后在鉆機(jī)的四個(gè)角打上地 錨，把鉆機(jī)四個(gè)角鎖死在地錨上。四造孔鉆機(jī)安放固定完后就要進(jìn)行開(kāi)孔， 開(kāi)孔在整個(gè)造孔中最為重要。 開(kāi)孔質(zhì)量的好壞是整孔 質(zhì)量好壞的先決條件

4、。把開(kāi)孔鉆具擰緊在豎機(jī)鉆桿上，上下卡盤(pán)一起卡緊。低速進(jìn)行鉆進(jìn)。 如果孔位地表不平， 開(kāi)孔時(shí)容易跑偏。 我們要先人工在孔位處鑿出幾公分深的引孔， 再進(jìn)行 機(jī)械低速鉆進(jìn)。 要是地表太硬人工無(wú)法鑿引孔時(shí)， 可以用鋼筋加工井架， 井架內(nèi)徑的大小和 鉆具直徑一樣。 然后把井架的中心和孔中心對(duì)在一點(diǎn)上， 把井架焊死在鉆機(jī)上或者打地錨把 井架鎖死在地上。 然后鉆具通過(guò)井架低速進(jìn)行開(kāi)孔鉆進(jìn)。 在開(kāi)孔鉆具打完后取出鉆具， 要求 用角度水平尺進(jìn)行孔的角度測(cè)量。如果角度偏差超過(guò)技術(shù)要求，就要水泥漿封孔凝固 24 小 時(shí)后重新進(jìn)行開(kāi)孔。開(kāi)孔質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求后，鉆具更換為 1.2m 鉆具再進(jìn)行低速鉆進(jìn)到 1.8m。鉆完

5、后然后更換 2.4m鉆具放在孔中，使鉆具在孔中心后在用水平角度尺再次測(cè)量孔 的偏差。合格后在進(jìn)行鉆進(jìn)。如果不合格也是封孔待凝后重新開(kāi)孔。2.4m 的鉆具鉆完后再更換 3 至 4 米的鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)。 一般情況下我們要求每鉆進(jìn) 5 米要用儀器檢測(cè)孔的質(zhì)量。 如 果出現(xiàn)偏差， 在什么位置處出現(xiàn)偏差就在那個(gè)位置注漿待凝后， 更換長(zhǎng)的新鉆具下去低速進(jìn) 行掃孔鉆進(jìn)。 糾斜方法貫穿于整個(gè)施工過(guò)程中， 反復(fù)如此施工直至終孔。這種方法叫人工糾正法。另外一種方法是擴(kuò)孔糾正法，這種方法在硬巖層比較實(shí)用。比如設(shè)計(jì)是89 毫米的孔用 108 的鉆具擴(kuò)孔。這種方法是 89 毫米的全孔已經(jīng)鉆進(jìn)完，而且偏差不大于5% 時(shí)才采

6、用。擴(kuò)孔時(shí)擴(kuò)孔鉆具要長(zhǎng)， 鉆機(jī)轉(zhuǎn)速在每分鐘 100 到 300 轉(zhuǎn)之間。 擴(kuò)孔速度不要過(guò)快。 還一種是 機(jī)械糾正法： 在每隔 5 至 6 米的鉆桿接頭上加焊對(duì)中器。 對(duì)中器的做法： 用 1 公分的鋼板在 車床上車一個(gè)內(nèi)外和鉆桿接頭、 巖心管內(nèi)徑一樣大的圓盤(pán)。 在圓盤(pán)四周均勻割 4 至 6 個(gè)缺口 用于過(guò)水和鉆渣。 把加工好的圓盤(pán)焊接在 10至 15 公分的長(zhǎng)的巖心管內(nèi)。 分別在巖心管兩端 均勻焊 6 到 8 個(gè)耐磨塊。 焊接好的巖心管外徑不要大于鉆具蓋頭的外徑。 把加工好的對(duì)中器 焊接在鉆桿接頭上， 并連接在鉆桿上。 在下鉆時(shí)隨鉆桿一起下到孔內(nèi)。 在鉆進(jìn)時(shí)增加導(dǎo)向減 小鉆桿的弧形甩動(dòng)。提高鉆孔

7、質(zhì)量。五在鉆進(jìn)中要注意的事項(xiàng)施工垂線孔正常鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)速不能過(guò)高， 一般 300 至 500 轉(zhuǎn)之間， 轉(zhuǎn)速太高離心力越大越 不容易把握鉆孔的質(zhì)量。 還有鉆孔壓力也不能過(guò)大。 轉(zhuǎn)速過(guò)高或者壓力太大都易造成孔內(nèi)鉆 桿鉆具過(guò)分彎成弓形， 鉆出來(lái)的孔徑偏大， 孔徑大就造成孔對(duì)鉆具的導(dǎo)向性差。 在孔淺的時(shí) 候偏差不是很明顯， 隨著孔深的增加偏差就越大。 而且偏差也越來(lái)越不易修正。 還有就是鉆 頭的選用與鉆灌漿孔一樣，對(duì)于地層較硬的要選用軟胎體鉆頭 30 度以下的鉆頭，地層較軟 的地方選擇硬胎體鉆頭，一般是 35 度以上的鉆頭。水的作用是沖出鉆渣和冷卻鉆具的。對(duì) 水的大小要求要適合。打鉆的水量過(guò)小， 鉆渣沖

8、不出來(lái)孔內(nèi)沉淀太多、 費(fèi)鉆頭和進(jìn)尺慢，并 且容易出現(xiàn)鉆頭冷卻不夠燒鉆或者埋鉆等事故。水的大小以能夠把大部分巖粉帶出孔就可 以。一般直覺(jué)的判斷是巖粉水太清則表明水量過(guò)大，巖粉水過(guò)濃水量太小。只有水量合適， 讓鉆頭踩巖粉進(jìn)行鉆進(jìn)又能讓水把大部分的巖粉沖出孔外， 這是最理想的水量。 在鉆進(jìn)過(guò)程 中如果突然出現(xiàn)進(jìn)尺過(guò)快，一定要打反壓力，不讓進(jìn)尺速度過(guò)快。六特殊情況處理地質(zhì)條比較破碎的巖層中在施工垂線孔時(shí)鉆進(jìn)到一定的孔深后孔內(nèi)沉淀有很多， 隨著孔 深的增加沉淀也不停在增加。 使鉆進(jìn)無(wú)法正常進(jìn)行。 我們可以采用在鉆具的蓋頭上加焊沉渣 管。沉渣管的加工方法如下：取一段 2 米到 3 米與鉆具同口徑的巖心管，

9、一頭切為 30 度以 上的斜口， 一頭保持平口。把平口與鉆具上的蓋頭上端對(duì)焊起來(lái)， 對(duì)接要求與鉆具同心。隨 著現(xiàn)在提供的蓋頭的不同， 現(xiàn)在有的蓋頭一頭有正扣用來(lái)連接巖心管。 一頭是反扣， 就可以 用來(lái)連接沉淀管。我們就可以把取來(lái)的巖心管一頭車上反扣，一頭切為 30 度以上的斜口。 然后直接把巖心管擰在鉆具蓋頭的上端。 加工好沉淀管后在下鉆繼續(xù)鉆進(jìn)， 鉆進(jìn)速度不要過(guò) 快。鉆進(jìn) 50 厘米到 1 米后起鉆。把沉淀管內(nèi)渣沖出來(lái)，在下鉆繼續(xù)撈渣鉆進(jìn)直至把渣撈完 后，才只下鉆具繼續(xù)正常鉆進(jìn)。 如果地層太碎無(wú)法把渣撈完， 就攪黃泥或者攪膨潤(rùn)土制漿或 制拌樹(shù)脂膠用壓力注漿泵（ 200 比 40 的泵或者 D

10、W-200 變量泵）供漿循環(huán)打鉆。這種方法 類似于沖擊鉆造孔， 可以將孔內(nèi)的渣沖出來(lái)同時(shí)也冷卻了鉆頭。 而且可以固壁減少孔內(nèi)掉塊 卡鉆具。如果孔內(nèi)掉塊嚴(yán)重。就要進(jìn)行水泥漿灌注，灌注位置在掉塊位置的上部卡塞， 壓力 灌漿凝固后在進(jìn)行掃孔鉆進(jìn)。 比方在 20 米的位置掉塊卡鉆無(wú)法正常鉆進(jìn)， 就在 20 米以上（ 19 米至 19.5 米）的位置卡塞進(jìn)行壓力灌漿。灌注的漿量不要過(guò)多或者過(guò)少，在幾百公斤到一 噸之間。 待凝后繼續(xù)掃孔鉆進(jìn)。 在掃孔中一定要注意鉆孔壓力不要過(guò)大。 因?yàn)榭變?nèi)原始地層 和凝固的水泥硬度不同， 壓力過(guò)大掃孔容易掃偏。 在不同位置掉塊就在不同位置灌漿掃孔鉆 進(jìn)，反復(fù)如此直至終孔。七. 結(jié)語(yǔ)1. 高精度鉆孔要求鉆孔設(shè)備合適， 鉆機(jī)的導(dǎo)向部分和鉆桿能保證必要的精度， 以保證鉆孔的 精度能滿足設(shè)計(jì)要求