不良地质条件下锚索成孔及埋深监测仪器成孔的施工方法

摘要

本发明涉及一种不良地质条件下锚索成孔及埋深监测仪器成孔的施工方法。本发明要解决的技术问题是提供一种施工方法，以最小代价在风化严重、岩体破碎、裂隙张开度大等有严重地质缺陷的开挖边坡体上顺利完成造孔。解决该问题的技术方案是：1)当出现卡钻且再难以钻进情况时，将彩条布或牛皮纸制成长为孔深的带有堵头的长条带；2)用单根竹条板顶住帽形堵头，将长条带顶送入锚索孔底；3)将已拌制好的水泥净浆顺沿长条带表面注入孔内，待凝固30～40h后即强度超过3MPa时则进行扫孔达到孔壁衬砌效果；4)按照在完好岩体上成孔方法，完成接下来的锚索穿索和灌浆工序。本发明用于水利水电工程、交通、矿山等开挖边坡锚索深层支护工程中。

说明书

技术领域

本发明涉及锚索成孔及埋深监测仪器成孔工程，尤其是一种在不良地质条件下锚索成孔及埋深监测仪器成孔的施工方法。适用于各种水利水电工程、交通、矿山等开挖边坡锚索深层支护、埋深监测仪器成孔的工程中。

背景技术

锚索施工中，处于崩坡积块碎石土、错动带十分发育、岩体强烈松弛、裂隙张开度大的IV、V类岩体等地质条件极差的围岩部位，常会出现卡钻、掉钻头等成孔十分困难的问题，且在成孔过程中须采用对围岩进行固结灌浆(低压、限速、浓浆、粗砂浆、旋喷、间歇、停灌待凝、掺早强剂等灌浆措施)或采取逐段跟管的方法防止塌孔，这不仅严重影响工期(曾成一个60m深的锚索孔用时竞超过15天)，更重要的是固结灌浆耗浆量特大(据统计在小湾、官地等部分边坡锚索孔的灌浆量竞达到80t～200多t)，针对这一严重制约工期、投资目标实现的难题，截至目前国内外还没有产生出一种高效且节能省工期的工法解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为有效解决不良地质条件下锚索及埋深监测仪器成孔困难的问题，本发明提供一种不良地质条件下锚索成孔及埋深监测仪器成孔的施工方法，旨在通过简单、实用、高效的施工方法，以最小代价在风化严重、岩体破碎、裂隙张开度大等有严重地质缺陷的开挖边坡体上，顺利完成上述造孔，保证对围岩深层的及时支护和监测。

本发明所采用的技术方案是：一种不良地质条件下锚索成孔及埋深监测仪器成孔的施工方法，其特征在于步骤如下：

1)当出现卡钻且再难以钻进情况时，应及时停止钻进，将柔性材料，如施工现场的彩条布或牛皮纸，裁成宽为孔周长的4/5左右，并顺接成长为孔深的长条带，再将长条带的一头折叠成帽形堵头，可用纸或水泥袋片充填成立体状，保持入孔后不至于塌陷；

2)就地取材，用单根竹条板顶住帽形堵头，平顺贴底将长条带慢慢顶送入锚索孔直达孔底，如单根竹条板不够长，可采用在孔口绑扎搭接的方法保证竹条长度满足孔深要求；

3)将已拌制好的水泥净浆，比重为1.97以上，顺沿铺衬的长条带表面注入孔内，此时可在孔口将粗砂顺水泥净浆一起冲拌入孔内，注意竹条板在注入几十升浆液后应及时抽出，灌浆过程不宜间歇，一气注满完成，待凝固30～40h后即强度超过3Mpa时则进行扫孔达到孔壁衬砌效果；

4)按照在完好岩体上成孔方法，完成接下来的锚索穿索和灌浆工序。

上述施工方法中，当岩体裂缝宽度大于4cm以上时，则采取在大裂缝部位搭桥铺底灌浆成孔的方法解决：利用头部呈60°圆弧的探头或头部呈倒L形的探头，采用长度足够的钢筋弯制而成，探头长5-7cm，用铅丝将所述探头绑扎固定在足够长竹条板端头，沿锚索孔一直深入至有大裂缝部位，一旦出现探头遇裂缝阻陷后不能继续推进时，当即采取推拉竹条板带动探头在裂缝中来回移动的方式，在孔口量出裂缝的具体位置及宽度，并根据量出裂缝所处孔深部位的尺寸，在铺衬长条带的相应部位将长度为100-150cm的3-5根细木条或细树枝顺孔轴向并排间隔的绑扎在长条带中央部位形成搭接桥，并使长条带入孔后该搭接桥正好顺担在裂缝的两端。

所述长条带的宽度在裂缝严重的情况下应大于周长20-30cm，并将两侧边搭接后用钉书机每间隔15-20cm段钉一下，制成顶部仍可泄漏砂浆的长筒。

本发明在进行大裂缝架空岩体孔口注浆冲拌粗砂入孔的选材上，可采用锯末、谷壳、铡碎的稻草或粗砂填充。

本发明的有益效果是：本发明采用了简单、实用、有效的周边防漏铺衬工艺，成功地解决了在不良地质条件下的深层造孔问题，彻底改善了以往只能通过费时、大量耗能且成功率低的造孔、固结灌浆成孔的低效做法。本发明通过在含有多种复杂地质缺陷的围岩中造孔试验，其效果十分理想，成功率均为100％，无疑是以最小代价获取最大工程绩效的一项重大技术突破，若能在全国水电、道路等建设领域中推广应用本发明技术，必将带来巨大的经济、工期、能源、环保等综合效益。

附图说明

图1是本发明锚索孔孔口的立面图。

图2是本发明锚索孔孔身有裂缝部位的仰视图。

图3是本发明中带探头竹条板的立体图。

图4是本发明实施例2在大裂缝处搭接桥的示意图。

具体实施方式

实施例1、本例适用于在裂缝较小的岩体上成孔。

凡是在地质缺陷严重的岩体1上施工锚索孔2时，若一旦出现卡钻且再难以钻进时，不应强行施钻，这样往往会因钻头被彻底卡死取不出来导致废孔，则应及时停下来，然后对这段锚索孔进行孔内衬砌灌浆处理，具体步骤是：

1)将柔性材料，如施工现场的彩条布或牛皮纸等均可，裁成宽为孔周长的4/5左右，并顺接成长为孔深的长条带5，再将长条带的一头折叠成帽形堵头，可用纸或水泥袋片充填成立体状，保持入孔后不至于塌陷；

2)就地取材，用单根竹条板3顶住帽形堵头(注意用力适当)，平顺贴底将长条带5慢慢顶送入锚索孔2直达孔底，如单根竹条板不够长，可采用在孔口绑扎搭接的方法保证竹条长度满足孔深要求；

3)将已拌制好的水泥净浆，比重为1.97以上，顺沿铺衬的长条带5表面注入孔内，此时可在孔口将粗砂顺水泥净浆一起冲拌入孔内，注意竹条板在注入几十升浆液后应及时抽出，灌浆过程不宜间歇，一气注满完成(一般35m左右深的孔根据裂缝程度大约用时5min左右)，待凝固30～40h后即强度超过3Mpa时则可进行衬砌(扫孔)，完成后的孔壁效果，相当于对锚索孔壁进行了水泥砂浆衬砌支护，达到不漏浆、不塌孔的效果；

4)按照在完好岩体1上成孔的方法，完成接下来的锚索穿索和灌浆工序。

整套流程达到了省时省浆的目的，显然上述操作也可用于埋深监测仪器垂直成孔的工程中，只需将长条带5做成筒带状即可。在实际操作中，有可能会碰上要经过一次以上的上述反复工序过程，最终才能成孔，这也只是将上述步骤重复进行几次而已，但这种情况很少出现。应注意的是在二次灌浆时，不必对已经扫孔(衬砌)段再灌注(可用竹条极易探出深度)。

实施例2、本例适用于在裂缝宽度大于4cm以上的岩体上成孔。

在实际施工中也会遇见岩体地质条件十分差，裂缝较宽且深，如岩体1裂缝2-1大于4cm以上时，对于这种情况可采取在大裂缝部位搭桥铺底灌浆成孔的方法解决，以免出现因承载力不够而发生注入的砂浆将柔性长条带压入裂缝(甚至使整个长条带受压坠入裂缝)中，具体步骤是：

1)将柔性材料，如施工现场的彩条布或牛皮纸等均可，裁成宽度大于锚索孔周长20-30cm的带状，再顺接成满足孔深要求的长条带5；

2)利用头部呈60°圆弧的探头4或头部呈倒L形的探头，用以探明锚索孔内裂缝的具体位置和宽度，探头采用长度足够的钢筋弯制而成(可用Φ5-10的圆钢)，触角长5-7cm，用铅丝将所述探头绑扎固定在足够长竹条板3的端头，沿锚索孔2一直深入至有大裂缝部位，一旦出现探头遇裂缝阻陷后不能继续推进时，当即采取推拉竹条板带动探头在裂缝中来回移动的方式，在孔口量出裂缝的具体位置及宽度，并根据量出裂缝所处孔深部位的尺寸，在铺衬长条带5的相应部位将长度为100-150cm的3-5根细木条或细树枝顺孔轴向并排间隔的用铅丝7绑扎在长条带中央部位形成搭接桥6，并使长条带入孔后该搭接桥正好顺担在裂缝的两端。成功解决了铺衬的长条带因自身承载强度不够而导致灌入的砂浆将其全部压坠脱空于大裂缝从而不能达到衬砌效果的特殊问题。

3)将已绑有搭接桥6的长条带5两侧边搭接后用钉书机每间隔15-20cm段钉一下，制成顶部仍可泄漏砂浆的长筒，再将长筒的一头折叠成帽形堵头，可用纸或水泥袋片充填成立体状，保持入孔后不至于塌陷；

4)将固定在竹条板3头部的探头取下，直接用竹条板顶住帽形堵头(注意用力适当)，平顺贴底将长筒慢慢顶送入锚索孔2直达孔底，如单根竹条板不够长，可采用在孔口绑扎搭接的方法保证竹条长度满足孔深要求；

5)将已拌制好的水泥净浆，比重为1.97以上，顺沿铺衬的长筒注入孔内，此时可在孔口将粗砂顺水泥净浆一起冲拌入孔内，在进行大裂缝架空岩体孔口注浆冲拌粗砂入孔的选材上，还可采用锯末、谷壳或铡碎的稻草等填充，注意竹条板在注入几十升浆液后应及时抽出，灌浆过程不宜间歇，一气注满完成(一般35m左右深的孔根据裂缝程度大约用时5min左右)，待凝固30～40h后即强度超过3Mpa时则可进行衬砌(扫孔)，完成后的孔壁效果，相当于对锚索孔壁进行了水泥砂浆衬砌支护，达到不漏浆、不塌孔的效果；

6)按照在完好岩体1上成孔的方法，完成接下来的锚索穿索和灌浆工序。

本例中由于采用长筒代替长条带，并且长筒周长大于孔周长，在注浆后极易嵌入岩体裂缝部位并形成褶皱，更有利于护壁衬砌效果。同时，在进行大裂缝架空岩体孔口注浆冲拌粗砂入孔的选材上，如采用锯末、谷壳或铡碎的稻草与粗砂混在一起作为充填材料对大裂缝漏浆封堵更为有利，因不利地质条件情况往往出现在距围堰表面深度2～30m的张拉段，而此段目的旨在成孔，又由于当充填水泥浆混合物的强度要大于3Mpa时才进行扫孔，完成孔壁的衬砌即可，因此不必追究上述充填材料的强度问题。

本发明与传统施工工艺在投资、进度方面的比较如下：

根据云南小湾电站2#、6#山梁、四川官地电站变形体、滑坡体、大孤石及左右岸缆机平台部分锚索孔采用传统工艺和采用本发明工艺注浆、成孔的数据比较，在采用传统工艺时，1个锚索孔须固结灌浆耗水泥40～200t以上(小湾电站2#、6#山梁部分锚索单孔有灌200多t的)，而在使用本发明工艺后，一般只需灌入4～10t之间即可(和孔深、岩体缺陷程度有关)，在用时上由于此灌浆不需间歇控制，一鼓作气灌满，之后在等待30h左右即可扫孔完成部分裂缝孔段的衬砌成孔，同时在等待扫孔期间仍可继续以同样的工艺进行其他孔的施工，各台钻自然形成流水作业，据官地电站4#变形体及左右岸缆机平台实际完成的锚索孔统计证实，在有明显地质缺陷围岩中采用新工艺造1个孔(孔深50～60m)往往只需4～6天时间即可成孔且具备穿索条件，若采用传统工艺同样地质条件下造1个孔，则须14天以上时间，而且要花费大量的水泥、套管、人工等代价，甚至还会出现最终废孔的结果。常常导致处于关键线路上的工程因其深度支护施工的延误而出现被迫调整工期目标的问题。