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摘 要：通过对广渝高速公路华蓥至邻水段4#、5#、6#高边坡的处理,对施工过程中遇到的破碎、漏气、潮湿粘土排渣不畅等问题,有针对性的引进探矿工程的施工工艺,可快速、优质完成任务.
关 键 词 ：破碎地层 潮湿粘性土层 施工工艺
中图分类号：U417.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-006-02
1.工程简介
国家“九五”重点建设项目――广渝高速公路,其中华蓥至邻水段,地处华蓥山脉,地形复杂,地势险要,高速公路穿过崇山峻岭,出现多处隧道、桥梁及深挖路堑边坡,在长21.6公里的华邻段上,共有大小高边坡13处,由于坡高,地层破碎稳定性差,边坡开挖形成过程中出现多处滑坡、拉裂现象.
高边坡加固处治由交通部重庆公路勘察设计所设计,根据坡高、地质情况和边坡的坡比不同,采用了多种稳定土体和边坡的治理方案,主要有：由预应力锚索和框架梁组成的锚固体系,目的是通过主动施加强大的预应国,平衡边坡临空后的下滑力；压力灌浆体系,增大边坡土体的内摩擦力,改善土体结构和物理力学性能；软式透水管泄水孔,排出边坡内的地下水,降低静水压力；网格加草皮护坡及坡面排水体系等.在设计方案中,涉及探矿工程的内容多,技术要求高,能否达到设计目的,确保坡边长期稳定.安全,发挥探矿工程的作用,解决工程技术的难题是非常重要的.
经过四川省交通厅组织的公开招标,重庆渝碚地质工程施工公司承接了广渝高速公路华邻段4#、5#、6#高边坡处治工程,是全线13个高边坡中工程量最大,难度较高的,其中5#高边坡垂直高度82米,是全线最高的高边坡,1999年7月中旬,连续的爆雨造成边坡自下而上牵引式滑坡,是一个抢险工程,地层松散、破碎,地下水位高,施工中易造成钻孔坍塌、排渣不畅、孔内漏风等情况,特别是有少量地下水时,易形成泥孔壁,降低锚索砂浆与孔壁的粘结力.4#高边坡垂直高度65米,为全线第二高,地层软硬不均,主要为灰岩夹黄泥,坡度较陡.6#高边坡垂直高度48米,地层坚硬,为灰岩夹少量黄泥,溶洞发育,坡度陡,坡比1：0.3.
2.施工工艺
设计要求钻孔施工采用无水工艺,避免施工用水对边坡稳定产生不良影响,因此,钻进采用空气介质为主的方法.
作为空气钻进,是以高能耗来制取压缩空气,为了在生产中充分发挥空压机的作用,降低生产成本,提高效率,从设备选型,钻进工艺、人员素质和后勤保障几方面作好工作,缩短辅助时间,延长纯钻时间,避免空压机无效工作.
设备主要是空压机和钻机,空压机是空气钻进的动力,提供压缩空气,选择好空压机是非常重要的,我们根据自身条件,采用两台英格索兰VHP700螺杆式空压机,额定排气压力1.2MPa,排气量20m3/min,性能稳定、可靠,输出的压缩空气可供三台J100冲击器工作,在孔内潮湿或地层裂隙漏气严重时,可集中供气给一台钻机,强力排渣,取得了较好效果.
钻机要求转速、扭矩、液压系统灵活性及速度等均要满足需要,同时,钻机要搬迁容易,固定方便,我们选择重庆探矿厂新型钻机GX-ITD,该机实现了卡盘,给进和钻机移动的液压操作给进油缸的移动速度很快,较旧型钻机提高一倍以上,缩短了钻进中的倒杆时间,输出扭矩较大,能满足复杂情况下对扭矩的需要,钻机搬迁、固定、钻进中增加钻杆的速度快时间利用率较高.
钻进工艺采用潜孔锤钻进,对于干燥,坚硬的地层,形成粉尘钻进,钻速较常规钻进工艺有极大提高.在坚硬的灰岩地层,测定钝钻时效达50米,台月效率1500米,同时,高钻速成孔形成的孔壁粗糙,有利于锚索砂浆与孔壁的粘结,增加锚固力,潜孔锤施工为全面破碎,无提钻、取心时间,根据主动钻杆的长度,配备长度2米左右的钻杆,增加钻杆所用的时间短,每个孔只在终孔后提一次钻具,纯钻时间利用率较高.
3.施工难点及处理方法
在锚索施工中,主要有三个难题：
（1）遇到破碎、裂隙发育的地层,钻进过程中漏气严重,造成钻孔内容气上返流速下降,甚至没有空气返回,无法排出岩粉、岩屑,大量的岩屑滞留在孔内,无法正常成孔.处理方法是首先采用大风量送气,强力排渣,效果不明显时,采用跟管钻进的方法,堵塞漏风的通道.
（2）遇到潮湿含粘性土地层,钻进中无法形成粉尘,常在孔内形成泥包,粘糊钻具及孔壁,造成排渣不畅,孔内不清洁,特别是当潮湿的粘性土附着孔壁形成松散泥皮后,会阻止锚固砂浆与孔壁结合,使锚固力下降,处理方法是在终孔后,延长排渣时间,尽量排出潮湿岩屑,最后,为了破坏粘性土形成的松散泥皮,要对孔壁进行清洗,向孔内注入一定量的水,回转钻具的同时,用大风量排渣,反复清洗,直到排渣干净.
（3）地层软硬不均,坚硬的灰岩与软弱的粘土相间,施工中易造成冲击器及冲击钻头损坏,在软质地层中进尺速度过快,大量岩屑不能排出孔外造成孔道堵塞,处理方法是在操作上进行控制当由硬地层进入软地层时,减低钻压,上下多活动钻具增强排渣能力,保持孔道畅通,由软地层进入硬地层时,不要立即增加钻压待进入一段长度后,再恢复正常的钻进技术参数.
泄水孔施工,要求钻孔按一定的仰角深入边坡内部,孔道要直,安装软式透水管形成长期的泄水通道,降低地下水的静水压力对边坡稳定造成的危害,潜孔锤施工此类钻孔,由于冲击器较短,重量较大,导向性能差,易造成钻孔向下垂典,影响泄水效果,因此,解决钻具定向,防止钻孔弯曲是施工中的关键问题.
分析造成潜孔锤施工钻孔弯曲的主要原因,是钻具短,导向性能差,冲击器后为￠50钻杆,与孔径￠130级差大,钻杆无法对钻头轨迹进行控制,因此,采用在冲击器后增加导向钻具的方法,延长粗径钻具增加刚度,使钻孔弯曲得到有效控制,导向钻具用2.5米长￠108岩心管作为心管,两端通过异径接头连接钻杆和冲击器,在岩心管上焊接三处￠127导向段,导向段两端均为斜面,留有排渣孔道.
泄水孔成孔后,向孔内下入软式透水管也有一定的困难,透水管管径￠80,钻孔直径￠130,孔深20米,由于管体柔软,无法直接下入孔底,经过探索,采用牵引式下管取得满意效果,将透水管前端绑扎在一起,管内穿一根锚索用钢绞线,利用钢铰钱的刚度牵引透水管下入孔内,由于钢绞线有一定弯曲能力,因此孔内安装操作也较方便,安装好后,抽出钢铰线,制作孔口装置即可.
4.锚索的监测
我国地质灾害防治工程和岩土工程领域广泛使用预应力锚索,锚索在施加预应力后,由于地质、地下水、地震等自然因素和杆体材料的蠕变,锚具的效果损失、爆破振动等人为的因素的影响,在相当长的一段时间内,其锁定的预应力必然会发生变化,变化严重时甚至会导致整个工程的失败.因此,在该项目施工时就考虑到了在锚索成型后一段时间内的监测,在施工过程中设置的数字式智能化锚索预应力传感器,它具有：（1）良好的自然性线；（2）较高的输出灵敏性；（3）抗侧向能力强,结构简单,易于加工和密封；（4）长期稳定性好,能够适应野外长期监测的恶劣环境.
在工程完工近一年内的监测,各项指标均达到设计要求,锚索运行良好.
5.效果及体会
三个高边坡治理工程的总造价1266万元,共完成预应力锚索孔400个,进尺10837.78米,完成软式透水管泄水孔58个,进尺1160米,完成压浆孔253个,进尺2986.14米,完成非预应力锚杆孔556个,进尺3904.91米.
由于采用的施工工艺先进,对工程中遇到的问题有针对性的技术措施,因而快速、优质地完成了任务,所有的锚索经过张拉全部合格,泄水孔方向控制好经检测合格,泄水效果理想,压浆孔,锚杆经检测,均达到设计要求.
探矿工程是完成工程项目的重要手段,项目有各自的特点,对于每一个具体的工程,都要有与之配套的工艺措施,充分发挥探矿技术在施工中的作用,将技术转化为生产力,是我们探矿工作者的责任和追求的目标.