在高边坡处治工程中发挥探矿工程的作用

孟华

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。