卸荷变形拉裂体边坡的锚索跟管成孔技术.doc

卸荷变形拉裂体边坡的锚索跟管成孔技术 1.工程概况 1.1工程概况 xx水电站位于雅砻江干流下游、xx省xx自治州xx市和xx县交界的xx村境内，系xx江xx至xx河段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。上游与xx二级电站尾水衔接，库区长约58km，下游接xx水电站，与xx水电站相距约145km。距xx市公路距离约80km。 卸荷变形拉裂体（4#变形体）处位于xx水电站右岸坝肩下游处，变形体上游边界为萨沟，下游边界为菩沟。前缘高程约1330m，后缘高程1425m，顺河平均长120m，顺坡长120m，最大厚度50m，体积约36万m3。对此变形体，采取了锚索、锚喷支护、锚索框格梁以及表层、深层排水孔等处理措施。锚索分别为7φ15.24mm、长35m-70m、设计张拉荷载为2000KN，共计130束。 1.2工程地质 该处地形凸出，坡度变化较大，上下游分别发育xx沟及xx沟，覆盖层主要分布于1340～1380m高程，为崩坡积块碎石土，厚约3～8m，1340～1380m高程在xx沟内堆积有崩积的孤块石，块径0.5～3.0m。基岩岩性复杂，错动带十分发育，水平线发育率15条/100m，错动带中多有糜棱岩及断层泥分布，最厚可达10cm。全强风化下限水平深度10～16m，弱风化上段下限36～91.5m；强卸荷下限水平深度16～62m，弱卸荷下限36～112.5m。 在xx沟至xx沟之间，因各方向裂隙张开无充填，岩体强烈松动、架空，无法成硐，压致拉裂迹象明显。在变形体以里弱卸荷带（距地表水平深度62～112m）为拉裂岩体，岩体强烈松弛，裂隙普遍渗～滴水，夹泥裂隙率约40～50%，次生泥含水量大，呈软～流塑状态，充填形态不规则。 1.3锚索施工现状 在锚索施工初期，整个4#变形体锚索施工区分4段同时开钻，因地质结构复杂，锚索成孔异常困难，历时36d开孔13个仅成功下索3束，每台钻机平均12d成孔下索一束。在采用了套管跟进的钻孔方法后，成孔率可达98%以上，且成孔时间大大缩短，每台钻机平均2d成一锚索孔。 2.锚索孔钻孔施工的主要难点 4#变形体及内侧卸荷拉裂岩体现状稳定，但在施工加固处理过程中，由于开挖、施工用水等外部条件的改变，该变形体及内侧卸荷拉裂岩体的稳定条件在加固起作用前有可能恶化，造成局部失稳或产生新的变形。而成孔效率高低对提高预应力锚索锚固工程进度、尽快稳定坡体起到关键作用，但该处锚索孔成孔难度非常大，主要有以下难点： 2.1钻孔质量技术指标要求高。锚索孔的设计深度大多为55m-70m，为2000KN级14根无粘结预应力钢绞线，锚固段长度9m，锚固段孔径150mm，锚索孔向下15°。要求钻孔孔位偏差≤10cm，钻孔轴线方位角偏差≤2.5°，端头锚固孔的孔斜误差不得大于孔深的2％，孔深不小于设计并不超过20cm，孔径不小于设计要求，为保证边坡稳定不允许采用液体作为冲洗介质。 2.2地质复杂。变形体是由覆盖层、崩坡积碎石土、崩积孤块石及张开裂隙和地质错动带组成，块石骨架中填充碎石土，坡体整体结构松散，且局部有架空现象。地层软硬不均，易塌孔掉块（大斜度钻孔孔壁稳定本身就差），冲洗介质漏失量大等，均会造成钻进和成孔极其困难。 2.3施工条件恶劣。由于地形复杂、山高坡陡，必需在高排架上施工，由于抢险工程施工期限要求短，进场的队伍、设备较多，造成施工现场狭窄拥挤，设备搬迁频繁。 3.应对的施工措施初探与分析 在钻孔遇到困难后，引起施工单位的高度重视，研究对应的措施，提高成孔效率。采用了四种成孔施工工艺进行试验探索：①常规裸眼成孔，②组合麻花钻成孔（螺旋钻杆），③固结灌浆成孔，④跟套管成孔。 常规裸眼成孔工艺，虽然偶尔能成孔，但产生废孔、卡钻、埋钻等事故较多，反复扫孔重复劳动量大，功效很低。 组合麻花钻成孔，可应用在破碎裂隙发育、断层发育和软硬交互地层等岩体中钻进，但在容易产生较大直径掉块或坍塌岩体中钻进时，很容易产生卡钻或埋钻现象。 固结灌浆法成孔，由于边坡节理裂隙发育，且存在拉裂缝，岩体强烈松弛，灌浆流失现象严重，该地质情况不宜采用固结灌浆法成孔。 跟套管成孔，经过现场试验并成功运用，采用YXZ-70A型全液压锚固钻机，用冲击锤、偏心钻头、套管、管靴、导正器等组合钻具，跟管钻进成孔工艺，成孔率可达98%以上，成孔时间较其它工艺短，因此，4#变形体的锚索施工，最有效的成孔工艺就是采用跟管钻进成孔。 4.跟管钻进施工工艺 4.1钻机设备选型与配置 对于此种复杂地层锚固钻机宜选用60型及60型以上钻机，YXZ-70A型锚固钻机为全液压驱动动力头式钻机，无级调速，主要由动力系统及油箱、动力头、操作台、桅杆及下滑轨、机架及支撑等五大部分组成，其动力头输出扭矩达4000N·m，最大起拔力45KN，最大进给力30KN，钻进速度快，处理事故能力强，