如何提高卸荷变形拉裂体边坡深孔锚索的成孔效率

PAGE如何提高卸荷变形拉裂体边坡深孔锚索的成孔效率QC成果报告书注册号：课题名称：如何提高卸荷变形拉裂体边坡的深孔锚索成孔效率类型：技术攻关型发表单位：xx施工局小组名称：xxQC小组发表人：xx年月目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc184378969"1.概况2HYPERLINK\l"_Toc184378970"2.选题理由3HYPERLINK\l"_Toc184378971"3.P阶段（计划）3HYPERLINK\l"_Toc184378972"3.1现状调查3HYPERLINK\l"_Toc184378973"3.2确定活动目标4HYPERLINK\l"_Toc184378974"3.3影响锚索成孔效率因素分析4HYPERLINK\l"_Toc184378975"3.4要因确认5HYPERLINK\l"_Toc184378976"3.5制定对策6HYPERLINK\l"_Toc184378977"4.D阶段（实施）6HYPERLINK\l"_Toc184378978"4.1实施一：技术措施不当6HYPERLINK\l"_Toc184378979"4.2实施二：未按技术要求施工9HYPERLINK\l"_Toc184378980"5.C阶段（检查）9HYPERLINK\l"_Toc184378981"6.A阶段（总结）10HYPERLINK\l"_Toc184378982"7.巩固措施10HYPERLINK\l"_Toc184378983"8.今后打算101.概况1.1工程概况xx水电站位于xx干流下游、xx省xx族自治州xx市和xx县交界的打罗村境内，系xx卡拉至xx段水电规划五级开发方式的第三个梯级电站。上游与锦屏二级电站尾水衔接，库区长约58km，下游接二滩水电站，距西昌市公路距离约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，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45m-75m、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，上下游分别发育至萨沟及菩沟，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高程在菩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，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。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。弱卸荷带为拉裂岩体，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。1.3QC小组简介表1小组成员情况表小组概况课题名称如何提高卸荷变变形拉裂体体边坡的深深孔锚索成成孔效率小组名称卸荷变形拉裂体体边坡锚索索成孔攻关关QC小组活动时间2007.7..19～20077.11.20小组类型技术攻关型本课题活动次数数本课题共组织召召开调查分分析、目标标论证、技技术交底、总总结评价等等活动20次。小组成员简介序号姓名性别年龄学历职务职称小组分工TQC教育1xx男35工程硕士分局长工程师组长602xx男31大专副分局长工程师成员403xx男37大学总工程师高工成员604xx男43大学副分局长经济师成员605xx男35大学副总工工程师成员606xx男30大学质检科长助工成员607xx男29大学质检员助工成员408xx男31高中调度主任技师成员409xx男26大学技术员技术员成员4010xx男33高中工段长成员402.选题理由（1）4#变形体地质条件极差，锚索最大孔深达75m，在我分局施工尚属首次，施工经验的积累和总结尤为重要；（2）合同工期目标限制，除锚索成孔外其它支护工序的施工工艺基本成熟，故锚索成孔的效率将是制约工期的主要因素之一。3.P阶段（计划）3.1现状调查在锚索施工初期，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，自6月13日开钻以来，历时36d开孔13个仅成功下索3束，成孔率仅为23.08%，每台钻机平均12d成孔下索一束，与工期的要求相差太远。表24#变形体前期锚索钻孔情况调查表(m)))/造孔情况11-231.5126.670.25钻进11.5m时进进行固结灌灌浆，灌浆浆7t，未能灌灌满监理让让停，又进进尺20m钻具卡死死70钻机21-3141010.14钻孔14m，固结灌灌浆20余t，未灌满满，钻具卡卡死50钻机31-44560.750.74采用套管跟进方方法，灌浆浆5t，最终成成孔70钻机41-624.537.170.66采用套管跟进方方法，至24.5m处管靴断断裂，使用用70t级拔管机机未能拔出出50钻机51-721.560.50.36采用钻孔预固结结灌浆方法法成孔，灌灌浆9t未灌满，在在21.55m钻具卡死死50钻机62-330.552.50.58套管跟进至122m时固结灌灌浆，多次次卡钻，在在钻进至330.5m时，钻具具卡死50钻机72-417.5350.50套管跟进至177.5m处管靴断断裂报废50钻机82-51745.330.38裸钻钻进，钻孔孔12.55m时固结灌灌浆，未灌灌满，多次次卡钻，钻钻至17m时钻具卡卡死50钻机92-66584.50.77采用套管跟进方方法钻孔，在在成孔10m时进行固固结灌浆，最最终成孔70钻机102-734.564.50.53采用钻孔预固结结灌浆方法法成孔，两两次灌浆23t未灌满，多多次卡钻，在在34.55m钻具卡死死70钻机112-830740.41采用钻孔预固结结灌浆方法法成孔，两两次灌浆17t未灌满，多多次卡钻，在30m钻具卡死70钻机122-117089.60.78采用套管跟进方方法钻孔，在在成孔18.55m时进行固固结灌浆，多多次卡钻，最最终成孔70钻机132-121.540.38两次开孔均不到到2m钻具就卡卡死70钻机平均速率0.50注：孔号1-*为1358.1m高程的锚索孔，孔号2-*为1354.1m高程的锚索孔。检查人：石岩王旭宾制表人：王词重日期：2007年7月19根据对前期锚索钻孔现状的调查，绘制出前期锚索钻孔方法与钻孔深度排列图和不同施工条件下钻孔速率排列图，分别见图1和图2。套管跟进+固结灌浆套管跟进+固结灌浆钻进深度（m）0100203040506070图例固结灌浆裸钻钻进套管钻进4#变形体锚索成孔方法分析图制图：王词重日期：2007年7月19日图14#变形体前期锚索钻孔方法与钻孔深度排列图从上图可以看出，钻孔深度不仅与钻机选型有关，而且与钻孔方法密切相关。制图：王词重日期：2007年7月19日图2不同施工条件下钻孔速率排列图从上图可以看出，影响钻孔速率的主要是施工方法的选择，但也与钻机选型有一定的关系。3.2确定活动目标进一步完善钻孔施工工艺，提高锚索的成孔效率，在现有地质条件下确保：锚索的成孔率控制在90%以上；平均钻孔速度控制在2m/h以上。3.3影响锚索成孔效率因素分析小组成员通过“头脑风暴法”，群策群力，从人、机、料、法、环五个方面寻找原因，绘出原因分析系统图：锚索成孔效率不高锚索成孔效率不高人的因素新工人多，工人不熟练；技术人员缺乏认识；宣传教育不够，工人思想出现波动；机具因素材料因素环境因素方法因素8、技术措施不当；9、施工经验总结不够；10、未按技术要求施工；4、部分钻机规格偏小；5、管靴质量差；6、套管及钻头类型偏少；7、锚索钻孔固结灌浆未能灌满；11、高空作业，交叉施工，工作面狭窄；制图：王词重日期：2007年7月20日图3锚索成孔效率不高分析图3.4要因确认小组成员对找出的原因进行调查、讨论、分析，找出主要原因。见表3。表3末端原因分析表序号末端因素论证分析确认方法结论1新工人多，工人人不熟练现场虽然增加了了不少新工工人，但实实际核对只只占工人总总数的12%，大多数数工人都有有多年施工工实际经验验。现场走访查阅档案非要因2技术人员缺乏认认识现场少数技术人人员没有干干过锚索，但但经过开工工以来缆机机平台的亲亲身实践，也也基本掌握握了锚索施施工工艺。现场调查非要因3宣传教育不够，工工人思想出出现波动进行过4#变形形体锚索施施工难度分分析与对策策研究的教教育和学习习现场调查资料查阅非要因4部分钻机规格偏偏小开始上的50型型钻机，进进入7月份全部部换成70型钻机，满满足钻孔要要求。现场调查查阅记记录非要因5管靴质量差前期锚索钻孔管管靴经常断断裂，发现现问题后调调换供货厂厂家，更换换管靴，确确保不影响响工程施工工进度。现场调查查阅记记录非要因6套管及钻头类型型偏少配备所需型号的的各种套管管和钻头，保保证各种岩岩层的钻孔孔需要。现场调查非要因7锚索钻孔预固结结灌浆没有有达到固壁壁效果由于业主限量灌灌浆，达不不至固壁的的效果。经经多次与业业主磋商，向向业主说明明钻孔的困困难程度，同同时结合边边坡稳定和和工期要求求进行分析析，最终达达成了业主主只对灌浆浆监控而不不限量的一一致意见，这这就使得我我们在钻孔孔过程中的的预固结灌灌浆达到固固壁这一效效果现场调查查阅资资料非要因8技术措施不当已编的施工措施施不具体，交交底不够。查阅资料、分析析要因9施工经验总结不不够过去施工的项目目基本有总总结，且借借调了小湾湾电站其他他单位的锚锚索孔钻探探工。（小小湾电站锚锚索支护边边坡地质条条件极其复复杂）现场走访、调查查非要因未按技术要求施施工前期现场作业人人员对钻孔孔困难的认认识不够，凭凭经验按自自己的想法法施工。现场调查查阅资资料要因11高空作业，交叉叉施工，工工作面狭窄窄施工平台狭小，马道板铺铺设不够，且与锚杆杆、排水孔孔施工相互互干扰，但但经过整改改，加强了了安全防护护，同时给给锚杆、排排水孔施工工设置了起起用通道，保证了施工正常进行，没有对施工造成严重影响。现场调查查阅资资料非要因制表：王词重日期：2007年7月20日经过验证，确认认“技术措施施不当”和“未按技术术要求施工工”两项因素为为主要原因因。3.5制定对策针对上面分析的的结果，小小组制定了了相应的对对策措施，并并落实了具具体的人和和期限，见见对策表：：表4对策表表序号主要原因目标对策措施负责人地点期限1技术措施不当技术人员与工人人熟练掌握握施工工艺艺修订技术措施1.技术员重新编写写技术措施施；2.技术人员向工人人详细的技技术交底；；3.现场技术员与工工人一道演演练。xx施工现场7.252未按技术要求施施工严格按照程序施施工加强现场管控力力度1.严格程序控制，加加强管理力力度；2.切实落实相关技技术要求，实实行生产与与效益挂勾勾。xx施工现场7.22制表：xx日期：年月日4.D阶段（实施）4.1实施一：技术措措施不当4.1.1应对的施工工措施初探探与分析在钻孔遇到困难难后，引起起分局领导的高度度重视，由由QC小组来研究究对应的措措施，提高高成孔效率率。采用了了四种成孔孔施工工艺艺进行试验验探索：①常规裸眼眼成孔，②组合麻花花钻成孔（螺螺旋钻杆），③固结灌浆成孔，④跟套管成孔。常规裸眼成孔工工艺，虽然然偶尔能成成孔，但产产生废孔、卡卡钻、埋钻钻等事故较较多，反复复扫孔重复复劳动量大大，功效很很低。组合麻花钻成孔孔，可应用用在破碎裂裂隙发育、断断层发育和和软硬交互互地层等岩岩体中钻进进，但在容容易产生较较大直径掉掉块或坍塌塌岩体中钻钻进时，很很容易产生生卡钻或埋埋钻现象。固结灌浆法成孔孔，由于边边坡节理裂裂隙发育，且且存在拉裂裂缝，岩体体强烈松弛弛，灌浆流流失现象严严重，该地地质情况不不宜采用固固结灌浆法法成孔。跟套管成孔，经经过现场试试验并成功功运用，采采用YXZ--70A型全液压压锚固钻机机，用冲击击锤、偏心心钻头、套套管、管靴靴、导正器器等组合钻钻具，跟管管钻进成孔孔工艺，成成孔效率高，成孔时时间较其它它工艺短，因因此，4#变形体的的锚索施工工，最有效效的成孔工工艺就是采采用跟管钻钻进成孔。4.1.2跟管钻进施施工工艺4.1.2.1钻机设设备选型与与配置对于此种复杂地地层锚固钻钻机宜选用用60型及60型以上钻钻机，YXZ--70A型锚固钻钻机为全液液压驱动动动力头式钻钻机，无级级调速，主主要由动力力系统及油油箱、动力力头、操作作台、桅杆杆及下滑轨轨、机架及及支撑等五五大部分组组成，其动动力头输出出扭矩达40000N·m，最大起起拔力45KN，最大进进给力30KN，钻进速速度快，处处理事故能能力强，结结构为分体体式，可拆拆性好，移移动、安装装迅速方便便，可远距距离操纵。采采用φ168偏心跟管管钻具、φ168套管、φ89外平钻杆杆、英格索索兰CIR1110冲击器及及配套φ135钎头、液液压拔管机机等。跟管套管的选择择：套管主主要用于保保护钻孔孔孔壁在钻进进过程中不不坍塌，随随钻孔深度度延伸，且且在施工跟跟进过程中中不易折断断，在钻进进成孔穿索索后再拔出出，为适应应工程变形形体跟管钻钻进的需要要，跟管套套管选择外外径φ168、壁厚10mm，材质D50，连接丝丝扣为梯形形扣，公母母扣直接连连接。偏心跟管钻具：：由花键导导向体和偏偏心锤头体体组成，花花键导向体体与偏心锤锤头体采用用横、纵悬悬挂定位销销连接，偏偏心锤头体体通过内部部镶嵌式卡卡块由花键键导向体带带动回转，冲冲击功由冲冲击器通过过花键导向向体传递到到偏心锤头头体起到冲冲击破碎岩岩石、回转转扩大孔径径的作用，在在前部钻孔孔达到一定定空间时花花键导向体体台阶利用用冲击器冲冲击套管靴靴台阶达到到同步跟进进套管的目目的。套管靴：主要起起到带动套套管同步跟跟进的作用用。4.1.2.2施工工工艺流程下索、拔管移动钻机常规钻头开孔跟管钻进反复提钻清孔拔钻图4.跟管钻进施工工工艺流程图图4.1.2.3施施工工艺(1)偏心跟管钻钻进原理如前所述偏心跟跟管钻进主主要器具由由套管、冲冲击器、偏偏心跟管钻钻具、套管管靴组成。用同径常规规钎头先造造孔1m深左右，为为套管钻进进提供定位位和导向作作用。开钻前让让偏心钻头头伸出套管管靴，达到到一定程度度时，张开开偏心钻头头，方可进进行正常钻钻进。特别别注意在确确认钻头到到达孔底后后先回转，待待正常后，再再开风进行行钻进。跟跟管钻进的的过程中，边边加钻杆边边加套管，跟跟管钻进至至需要深度度位置后，即即可将跟管管钻头、冲冲击器、钻钻杆提升出出孔外，根根据需要可可一次跟管管到位，或或先跟管钻钻进至需要要深度后，再再用常规钎钎头钻进至至设计深度度，最后用用高压风彻彻底冲扫钻钻孔。(2)偏心跟管钻钻进施工方方法a偏心跟管钻钻具在施工工前应逐一一检查风动动潜孔锤、偏偏心钻头、套套管、套管管靴，风动动潜孔锤应应工作正常常，并加注注机油润滑滑，偏心钻钻头应能灵灵活张开和和收拢，张张开时偏心心锤头应大大于套管靴靴外径，连连接销及锁锁紧机构应应牢固，钻钻杆与潜孔孔锤和潜孔孔锤与偏心心钻具的连连接应可靠靠，套管和和套管靴无无裂纹，凡凡有影响强强度的缺陷陷不能使用用。b在开孔时，尽尽量采用常常规冲击钻钻头裸眼钻钻进，同径径常规钎头头先造孔11m左右，给给跟管钻进进提供定位位和导向作作用。当返风风量较小时时，更换偏偏心钻头跟跟管钻进，一一般地层的的跟管钻进进采用中风风压（0.5--0.7MMpa）供风，钻钻进速度3-5m/h；到覆盖盖层与卸荷荷拉裂体交交接层时，要要改用小风风压，钻进进速度减慢慢一半，并并要间歇吹吹渣，确保保不卡钻；；进入稳定定岩层，即即可加大风风压，提高高钻进速度度，成孔深深度一般较较设计深度度长0.5-11.0m，遇遇到卡钻时时，在允许许用水的情情况下，从从钻杆中注注入少量的的清水是解解决卡钻的的有效方法法之一。c开钻前，将将钻具组装装好放入带带有套管靴靴的套管内内，让偏心心锤头伸出出套管靴，正正转张开偏偏心锤头进进行钻进。特特别注意偏偏心跟管钻钻进时，在在确认钻头头到达孔底底后，先回回转，待正正常后，再再开风冲动动钻进。d钻进过程中中，随着钻钻孔的延伸伸，边加钻钻杆边加接接套管。e每钻进0..3～0.5m应强风吹吹孔排粉一一次，以保保持孔内清清洁。吹孔孔时，中心心钻具和上上提动距离离应严加控控制（以能能实现强风风吹孔为限限），禁止止在钻进过过程中向上上起拔中心心钻具或来来回倒杆。f钻进结束或或需更换中中心钻具时时，先将孔孔底残渣吹吹尽，脱开开中心钻具具的回转动动力，停止止回转，缓缓慢提升中中心钻具至至偏心钻头头后背与套套管靴前端端接触为止止，用管子子钳卡持钻钻杆，作反反时针方向向回转，同同时缓慢试试提中心钻钻具，当中中心钻具可可顺利提升升时，表明明偏心钻头头已顺利收收拢，这时时可按照常常规方法提提升中心钻钻具，直至至全部提出出中心钻具具。g有时会因孔孔底残留岩岩渣过多，偏偏心钻头回回转部分被被岩渣卡住住而影响偏偏心钻头的的收拢。当当试提几次次仍不能奏奏效时，应应开动空压压机重新对对钻孔进行行清洗，并并使用潜孔孔锤作短时时间工作，然然后再进行行试提，如此作法法直至提出出中心钻具具h在跟进套管管有困难的的情况下，又又要获得较较大的有效效孔径，可可用套管内内径小3～4㎜的合金金或金刚石石钻头回转转切削通过过套管靴，从从而扩大有有效孔径。i管钻进至需需要深度后后，即可将将跟管钻具具提升出孔孔外。根据据需要可一一次跟管到到位，或先先跟管钻进进至需要深深度后再用用常规钎头头钻进至设设计孔深。(3)跟双层套管管钻进施工工在覆盖层钻进过过程中，先先下φ178mmm的套管，然然后提钻再再下φ168的套管，小小套管穿过过大套管，分分解了套管管与岩层的的摩阻力，减减小了套管管变形的风风险，有利利于钻进倾倾角的控制制，施工中中有15束锚索就就是利用双双层套管成成孔的，但但跟双层套套管增加了了劳动强度度，钻孔时时间延长了了将近1.5倍，对管管材的质量量要求特别别高，跟双双层套管成成孔费用相相当于跟单单层套管成成孔的3倍。7.1.3全面面技术交底底，进行现现场演练调整后的施工方方案，由分分局技术部部编制详细细的施工作作业指导书书，并首先先向分局领导、相相关部门和和作业层技技术负责人人进行技术术交底，然然后由作业业层技术人人员向工段段长、作业业工人进行行全面、详详细的技术术交底，使使工人知道道支“怎么做”，并形成交交底记录。同时现场技术员根据作业指导书内容，在施工现场向式段长、操作工人进行演练，技术部负责人进行把关，确保钻孔施工按照工艺要求进行。4.2实施二：未按技技术要求施施工召开参与锚索钻钻孔人员的的专题会议议，实行分部施工责责任制，控控制施工的的全过程，逐逐级负责，层层层把关，严严格按照作作业指导书书的要求施施工，每台台钻机配备备一名技术术员，专门门看管该钻钻机的运行行，实时掌掌握锚索的的钻孔情况况，确保锚锚索钻孔按按照相关技技术要求进进行。同时实行工程进进度与质量量奖惩制度度，生产进进度与生产产质量直接接与个人的的经济效益益挂勾，从从而保证钻钻孔的效率率。5.C阶段（检查）经过QC小组活动的实施施，4#变形体锚锚索钻孔的的成孔率可可达96%以上，且且成孔时间间大大缩短短，每台钻钻机平均220h成一一锚索孔。其分析、比较见表5、表6和图5。表5经过QCC小组活动动实施后钻钻孔速率统统计表序号孔号孔口高程(m))孔深(m)钻孔时间(h))钻孔速率(m//s)11-121358.17030.502.3021-131358.17029.172.4031-141358.17029.752.3541-151358.17530.332.4752-191354.16026.502.2662-201354.16026.002.3172-211354.16027.172.2182-221354.16027.832.1692-231354.16026.672.25103-71350.14524.751.82113-81350.14519.502.31123-91350.14520.752.17134-21346.14018