大坝基岩帷幕灌浆钻孔冲洗及压水试验.doc

第七章基岩帷幕灌浆钻孔冲洗及压水试验

第一节钻进

一、钻孔方法
灌浆帷幕的钻孔是实现帷幕灌浆的先决条件，只有通过特设的钻孔，才能进行帷幕灌浆。
基岩中采用回转式钻机，主要有硬质合金钻进，钻粒钻进和金刚石钻进三种，可根据岩石的硬度、完整性和可钻性的情况而选用。在较软的、可钻性为6—7级以下的岩石中，多采用硬质合金钻进；在7级以上的坚硬岩石中，多采用钻粒钻进；在石质坚硬且较完整的岩石中，应尽可能地采用金刚石钻进。近期经常采用的是金刚石或硬质合金钻头钻进，而钻粒钻进方法已很少被采用了。金刚石钻进，不仅岩粉少，而且钻进效率和岩芯采用率均较高，钻孔孔间也容易得到保证。2001年制定的水泥灌浆施工技术规范中规定：帷幕灌浆孔也可采用冲击或冲击回转式钻机钻进。当采用这种方法钻进时，应加强钻孔和裂缝的冲洗。
钻孔的孔径，随着钻孔类别，钻进方法，钻孔深度和岩石情况而定。灌浆孔的孔径，一般多为59mm或75mm，在保证灌浆质量的前提下，一般宜优先选用小口径钻孔，但不得小于46mm。检查孔的孔径要稍大一些，一般可为75mm或91mm。
二、钻扎方向
帷幕灌桨钻孔的方向宜根据岩层构造、裂隙角度和施工条件而定。最有利的钻孔方向是与裂隙面或岩层面垂直，这样，同样深的钻孔可以穿过较多的裂隙或岩层面，能节省钻孔数量，灌浆效果也好。但钻斜孔施工比较困难，钻孔深度超过50m时，孔向易于“上飘”，诸多斜孔的方位角和倾角保持一致也较困难。所以，在没有特定要求，或不影响灌浆质量和不道多地增加钻孔工作量的情况下，为便于钻进和灌浆施工，帷幕钻孔宜采用铅直孔。
钻孔时，应按照设计的孔向钻进。如果设计的是铅直孔，就按铅直方向钻进；如果设计的是斜孔，就要按照规定的倾斜度和方位角钻进，并保证钻孔偏斜率不超过允许值，这样，在灌浆之后，才有可能联结成帷幕，起到防渗作用。
三、钻孔偏斜率的允许值
铅直孔的偏斜率就是孔底的偏距与铅直孔孔深之比，也就是钻孔钻完后，其水平投影之长与其立面投影之长的比值，常用百分数表示，见图7-1。

钻孔经测斜后，测得偏斜角θ值，则d＝L1sinθ。
钻孔偏斜率的计算公式为:
d
L

δ=、即δ=tgθ(7.1)

式中d——实钻钻孔的水平投影长度，亦即孔底偏距，也可称偏差；
L——实钻钻孔的立面投影长度；
L1——实钻钻孔的长度。

对于铅直孔偏斜率允许值的考虑，原则上要求应为：两相邻钻孔底端的最大偏距不应超过两孔孔距的50％，以保证两相邻钻孔在最不利的条件下，其底部也不会相交。按照这个要求，当钻孔愈深或孔距愈小时，则偏斜率允许值也就愈小，钻孔难度愈大，在这样条件下，也就愈需采取多种措施，更要精心地操作。
一般情况下，钻孔愈探，愈易偏斜，所以铅直孔偏斜率先许值的规定，多依钻孔深度而定。
2001年制定的水泥灌浆施工技术规范DL/T5148-2001对于钻孔偏斜率的规定中考虑了帷幕排数因素，见表7-1。

表7-1帷幕灌浆孔孔底允许偏差（单位：m）
孔深2030405060允许偏差单排孔0.250.450.701.001.30二或三排孔0.250.500.801.151.50注：①深孔钻进，孔深20m以内，孔向应尽量保证铅直，偏斜率小于1%。
②孔深大于0m时，孔底最大允许偏差可根据工程实际情况确定，全孔偏斜率不宜大于2.5%。
帷幕钻孔为斜孔时，掌握钻孔方向更难，除偏斜率外，还有对方位角的要求，因此，需采取相应的有效措施，在钻进中更要细心操作，对斜孔的允许偏斜程度，DL/T5148-2001灌浆规范规定：顶角大于5°的斜孔，孔底最大允许偏差值可根据实际情况，按表7-1中的规定适当放宽，但方位角的偏差值水应大于5°。
总之，钻孔偏斜程度是个重要的问题，它直接影响帷幕质量，应引起高度重视。特别是深孔，对其偏斜率允许值的规定更要慎重，既要能保证灌浆帷幕质量，又要结合工程的实际情况与施工的具体条件，故需经多方面研究考虑后才可确定。与此同时，应该制定保证钻孔方向偏差不超出允许值的有效的专门措施，以利钻孔工作。
四、孔斜的观测
1．钻孔测斜的作用
(1)了解孔斜情况，便于及时纠正。在帐幕的钻孔过程中，应通过测斜，随时了解钻孔偏斜的情况。如果钻孔偏斜超过了允许范围，应分析其偏斜的原因，采取相应的措施，及时纠正，使以后的钻孔能依照设计的钻孔方向钻进，以保证钻孔最终偏斜率不超出允许值范围。如果钻孔初始就发生过度的倾斜且难以纠正时，可稍移孔位另开新孔，以保证帷幕质量。
(2)了解各帷幕灌浆孔实钻情况，便于分析帷幕质量。如果帷幕灌浆孔相互近似平行成排，则灌浆后比较容易相联成幕，防渗效果也好。如果各灌浆孔偏斜情况严重，且偏斜角度不同，偏斜方向亦异，灌浆后，可能呈现为不同方向的“水泥桩柱”，这样就难以保证帷幕的连续性、完整性和密实性，因而将会降