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摘要：在深孔帷幕灌浆钻孔施工中，孔斜控制具有重要意义。本文着重探讨孔斜成因及其不良影响，并就个人经验提出一些孔斜的预防和处理措施。
关键词：钻孔方向 孔斜成因 孔内事故 钻进效率 钻孔质量 连续帷幕
引言
为保证大坝坝基的安全，保障大坝建成后的良好蓄水效果，在施工中主要采取的措施多为帷幕灌浆，而作为灌浆的第一工序——钻孔是保证其他工序质量的关键性第一步。事实上，因为各方面的原因，钻孔与设计方向往往会产生不一致的偏斜变化。如果钻孔产生的偏斜度很小，其影响是不大的；假如偏斜度严重发展，不仅对钻进质量、事故发生率、钻进效率等方面产生不良的影响，而且会严重影响具有一定防渗标准的“连续帷幕”的形成，使灌浆质量不能达到要求，以致不得不进行一定量的补充灌浆（或加密灌浆孔灌浆），从而使帷幕的造价提高。
1、孔斜成因分析
孔斜作为钻孔事故产生的原因较多，视其主客观因素可归纳为地质条件不良，技术条件不适宜两个方面。
1.1地质条件不良
在地质条件方面，集中表现在钻孔内岩石的力学性质上，主要为：
⑴钻进松散覆盖层时，覆盖层越厚，越容易改变钻孔的方向；
⑵在有一定倾角的、软硬交替的岩石中钻进，由于钻头在同一接触面上有软硬不同的岩层，因此，可钻性不同的岩层会产生不同的钻进速度，从而改变钻头的钻进方向；
⑶在厚度大、破碎较严重的岩层中钻进，其钻孔孔径也较大，粗径钻具在钻进方向上不容易被控制；
⑷砂卵石层中钻进，钻孔最容易偏斜。因为砾石的圆滑对钻头产生偏滑作用，形成不均衡的阻力，易改变钻头前进的方向；
⑸在遇到溶蚀孔洞、大断裂带或老空洞等情况时，亦会产生钻孔的偏斜。
1.2 技术条件不适宜
因采用与实际不相宜的技术措施造成的钻孔偏斜，主要表现为：⑴在开孔钻进或浅孔阶段的钻进中，钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上；使用过高的立轴钻杆与磨损较严重的立轴钻杆定向套管，容易使立轴产生较大的摆动，直接影响到钻头在孔底钻进时的不稳定性；
⑵使用了弯曲的钻具或过短的岩心管。
2、孔斜对钻孔质量的影响
2.1 钻孔地质资料的准确性受怀疑
钻孔偏斜后造成地质资料不准确，表现在以下3方面：
⑴对岩层或构造带的空间位置、厚度、结构的分析有直接影响；
⑵钻孔产生偏斜会破坏灌浆孔间的合理孔距；
⑶钻孔偏斜后，钻头在孔内的回转不稳定，致使采取到的岩心也很细，甚至保存不住岩心，严重地影响岩心的采取率。
2.2 灌浆施工因孔斜而不能正常进行
有了良好的灌浆孔，才能实行良好的灌浆。钻孔偏斜必然会使灌浆孔的孔壁不圆和不平整，给安设栓塞造成困难。帷幕灌浆一般采用孔口封闭器的方式灌注，大多数将钻杆作为射浆管用，因有钻孔孔壁的弯曲，钻杆在孔内也呈弯曲状态，在灌浆特别是灌注浓浆时，很容易发生“固死”钻杆的现象，从而影响灌浆的顺利进行。
3、孔斜对灌浆质量的影响
孔斜所造成的灌浆孔孔距的变化使相邻孔的有效充填范围彼此衔接不起来，从而使灌浆帷幕不能达到规定的防渗标准，灌浆质量受到影响。
浆液在岩石缝隙中的扩散范围受灌浆压力、浆液性质、岩缝发育特征及施工工艺等因素的影响。同一性质的浆液在不同压力、不同地质条件下，扩散充填的范围差异性很大。
4、孔斜的预防与处理措施
控制钻孔钻进方向，使之不发生严重偏斜是一项很复杂的技术工作。采取何种技术措施防止钻孔偏斜或钻孔产生严重偏斜后如何处理，都必须将影响钻孔偏斜的几方面因素结合起来全面加以考虑。
4.1预防孔斜的措施
⑴钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一条垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开孔，以使钻进中不摆不晃；
⑵孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进时摆动性大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大；
⑶使用符合规格的各种钻孔器具，并随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴导管时，应及时更换。在浅孔钻进阶段，一般情况下，使用的岩心管长度较大一些为宜；
⑷孔较深以后，即开始需要从地面减压钻进时，特别要注意钻压的调整，同时要注意提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一条直线上；
⑸钻进中，当岩石换层时，不论是由软变硬还是由硬变软，或者是由完整变破碎，破碎变完整等情况，均应减压减速钻进，对其进尺的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制；
⑹钻进中，应勤检查钻机有无移动，立轴钻进的方向有无变化，发现问题应及时纠正；
⑺为防止孔斜发生，必须熟悉所使用机械性能和钻孔方法的特点，经常研究，总结经验。在深孔帷幕的钻孔中，应对孔斜及时测量，及时准确地掌握钻孔的偏斜情况，以利于及时处理。
4.2 孔斜的处理措施
1）扩孔纠偏法：此种方法适合于浅孔阶段中（一般不超过10 m）钻孔已偏斜严重的情况。
2）短钻具法：在松软岩层或厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正。因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。
3）换径法：换径法主要是用比原正常钻进用的粗径钻具小一级或二级直径且长度短于1.5 m的粗径钻具钻进。因为短细的粗径钻具可在较大的孔径内成接近于垂直状态。
4）控制法：控制法主要是在考虑进行其它矫正方法时有很大困难，或还有不多的距离就抵达终孔的情况下应用。
5）扫孔法：扫孔法是在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量，发现偏斜值超过允许值时，先不进行纠偏处理，按正常程序继续进行灌浆，当接近灌浆结束标准时，用比例为0.5（或0.6）∶1的浓浆（可加适量的速凝剂）置换出孔内稀浆，并待凝24～48 h后再扫孔，扫孔时注意控制钻压并随时检测孔斜，可使已偏斜的钻孔段得到有效的纠正。
6）补孔法。
5、对保证钻孔方向的其他建议
要保证很深的帷幕灌浆孔不发生偏斜，绝非易事。虽然结合地质条件采取多种技术措施和操作方法，往往也很难控制钻孔不发生偏斜。如果用加强测斜等方法来加强控制，但在如此多的灌浆孔内，势必要增加浩繁的工作量，使施工单位难以承受。另外，一旦发现偏斜，要采取纠偏，不但费时，而且不易成功。因此，对于解决偏斜问题，笔者认为，不仅要从施工方面入手，而且要从设计方面着手。基于此，提出如下有待商榷的建议：
⑴合理降低深层的要求标准，放宽容许偏差值。规范规定了垂直或顶角不小于5°的帷幕灌浆孔其孔底的容许偏差值。但当孔深大于60m时，孔底最大容许偏差值除了应根据工程实际情况并考虑帷幕排数等具体情况确定外，还应结合当地地质条件下浆液扩散半径和该孔下部岩层的透水性能来分析比较后确定；
⑵增加帷幕的排数。在地质条件不良、钻孔偏斜的情况下，可考虑在局部地方增加帷幕的排数，以防止孔斜对灌浆质量产生不良影响；
⑶分层施工。如果帷幕灌浆孔深超过100m，可开凿中间平洞分层施工；
⑷适当提高灌浆压力。在深孔阶段钻孔发生了稍大一些的偏斜（但未超过规定标准），采用高一些的压力灌浆，可在一定程度上使浆液的扩散范围增大并弥补因钻孔偏斜造成灌浆范围的不足。
关键词：钻孔方向 孔斜成因 孔内事故 钻进效率 钻孔质量 连续帷幕
引言
为保证大坝坝基的安全，保障大坝建成后的良好蓄水效果，在施工中主要采取的措施多为帷幕灌浆，而作为灌浆的第一工序——钻孔是保证其他工序质量的关键性第一步。事实上，因为各方面的原因，钻孔与设计方向往往会产生不一致的偏斜变化。如果钻孔产生的偏斜度很小，其影响是不大的；假如偏斜度严重发展，不仅对钻进质量、事故发生率、钻进效率等方面产生不良的影响，而且会严重影响具有一定防渗标准的“连续帷幕”的形成，使灌浆质量不能达到要求，以致不得不进行一定量的补充灌浆（或加密灌浆孔灌浆），从而使帷幕的造价提高。
1、孔斜成因分析
孔斜作为钻孔事故产生的原因较多，视其主客观因素可归纳为地质条件不良，技术条件不适宜两个方面。
1.1地质条件不良
在地质条件方面，集中表现在钻孔内岩石的力学性质上，主要为：
⑴钻进松散覆盖层时，覆盖层越厚，越容易改变钻孔的方向；
⑵在有一定倾角的、软硬交替的岩石中钻进，由于钻头在同一接触面上有软硬不同的岩层，因此，可钻性不同的岩层会产生不同的钻进速度，从而改变钻头的钻进方向；
⑶在厚度大、破碎较严重的岩层中钻进，其钻孔孔径也较大，粗径钻具在钻进方向上不容易被控制；
⑷砂卵石层中钻进，钻孔最容易偏斜。因为砾石的圆滑对钻头产生偏滑作用，形成不均衡的阻力，易改变钻头前进的方向；
⑸在遇到溶蚀孔洞、大断裂带或老空洞等情况时，亦会产生钻孔的偏斜。
1.2 技术条件不适宜
因采用与实际不相宜的技术措施造成的钻孔偏斜，主要表现为：⑴在开孔钻进或浅孔阶段的钻进中，钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上；使用过高的立轴钻杆与磨损较严重的立轴钻杆定向套管，容易使立轴产生较大的摆动，直接影响到钻头在孔底钻进时的不稳定性；
⑵使用了弯曲的钻具或过短的岩心管。
2、孔斜对钻孔质量的影响
2.1 钻孔地质资料的准确性受怀疑
钻孔偏斜后造成地质资料不准确，表现在以下3方面：
⑴对岩层或构造带的空间位置、厚度、结构的分析有直接影响；
⑵钻孔产生偏斜会破坏灌浆孔间的合理孔距；
⑶钻孔偏斜后，钻头在孔内的回转不稳定，致使采取到的岩心也很细，甚至保存不住岩心，严重地影响岩心的采取率。
2.2 灌浆施工因孔斜而不能正常进行
有了良好的灌浆孔，才能实行良好的灌浆。钻孔偏斜必然会使灌浆孔的孔壁不圆和不平整，给安设栓塞造成困难。帷幕灌浆一般采用孔口封闭器的方式灌注，大多数将钻杆作为射浆管用，因有钻孔孔壁的弯曲，钻杆在孔内也呈弯曲状态，在灌浆特别是灌注浓浆时，很容易发生“固死”钻杆的现象，从而影响灌浆的顺利进行。
3、孔斜对灌浆质量的影响
孔斜所造成的灌浆孔孔距的变化使相邻孔的有效充填范围彼此衔接不起来，从而使灌浆帷幕不能达到规定的防渗标准，灌浆质量受到影响。
浆液在岩石缝隙中的扩散范围受灌浆压力、浆液性质、岩缝发育特征及施工工艺等因素的影响。同一性质的浆液在不同压力、不同地质条件下，扩散充填的范围差异性很大。
4、孔斜的预防与处理措施
控制钻孔钻进方向，使之不发生严重偏斜是一项很复杂的技术工作。采取何种技术措施防止钻孔偏斜或钻孔产生严重偏斜后如何处理，都必须将影响钻孔偏斜的几方面因素结合起来全面加以考虑。
4.1预防孔斜的措施
⑴钻机的安装要水平牢固，立轴中心与钻孔中心应在同一条垂直线上，并按要求的孔向对准孔位开孔，以使钻进中不摆不晃；
⑵孔口管必须牢固并满足要求，在开孔钻进与浅孔阶段钻进中，立轴钻杆不能太长，否则钻进时摆动性大，致使立轴转动不稳，造成钻具摆动性增大；
⑶使用符合规格的各种钻孔器具，并随时检查，如发现有弯曲的钻具或有磨损较严重的立轴导管时，应及时更换。在浅孔钻进阶段，一般情况下，使用的岩心管长度较大一些为宜；
⑷孔较深以后，即开始需要从地面减压钻进时，特别要注意钻压的调整，同时要注意提升吊环必须与立轴及钻孔中心线在一条直线上；
⑸钻进中，当岩石换层时，不论是由软变硬还是由硬变软，或者是由完整变破碎，破碎变完整等情况，均应减压减速钻进，对其进尺的速度和冲洗液的流量及压力也应加以适当的控制；
⑹钻进中，应勤检查钻机有无移动，立轴钻进的方向有无变化，发现问题应及时纠正；
⑺为防止孔斜发生，必须熟悉所使用机械性能和钻孔方法的特点，经常研究，总结经验。在深孔帷幕的钻孔中，应对孔斜及时测量，及时准确地掌握钻孔的偏斜情况，以利于及时处理。
4.2 孔斜的处理措施
1）扩孔纠偏法：此种方法适合于浅孔阶段中（一般不超过10 m）钻孔已偏斜严重的情况。
2）短钻具法：在松软岩层或厚度大的覆盖层中钻进时，当钻孔产生一定偏斜后，可利用较短的粗径钻具进行矫正。因为在上述地质条件下钻孔，孔径一般比较大，而短钻具在较大孔径内较易改变方向。
3）换径法：换径法主要是用比原正常钻进用的粗径钻具小一级或二级直径且长度短于1.5 m的粗径钻具钻进。因为短细的粗径钻具可在较大的孔径内成接近于垂直状态。
4）控制法：控制法主要是在考虑进行其它矫正方法时有很大困难，或还有不多的距离就抵达终孔的情况下应用。
5）扫孔法：扫孔法是在某一灌浆段钻孔结束时进行孔斜测量，发现偏斜值超过允许值时，先不进行纠偏处理，按正常程序继续进行灌浆，当接近灌浆结束标准时，用比例为0.5（或0.6）∶1的浓浆（可加适量的速凝剂）置换出孔内稀浆，并待凝24～48 h后再扫孔，扫孔时注意控制钻压并随时检测孔斜，可使已偏斜的钻孔段得到有效的纠正。
6）补孔法。
5、对保证钻孔方向的其他建议
要保证很深的帷幕灌浆孔不发生偏斜，绝非易事。虽然结合地质条件采取多种技术措施和操作方法，往往也很难控制钻孔不发生偏斜。如果用加强测斜等方法来加强控制，但在如此多的灌浆孔内，势必要增加浩繁的工作量，使施工单位难以承受。另外，一旦发现偏斜，要采取纠偏，不但费时，而且不易成功。因此，对于解决偏斜问题，笔者认为，不仅要从施工方面入手，而且要从设计方面着手。基于此，提出如下有待商榷的建议：
⑴合理降低深层的要求标准，放宽容许偏差值。规范规定了垂直或顶角不小于5°的帷幕灌浆孔其孔底的容许偏差值。但当孔深大于60m时，孔底最大容许偏差值除了应根据工程实际情况并考虑帷幕排数等具体情况确定外，还应结合当地地质条件下浆液扩散半径和该孔下部岩层的透水性能来分析比较后确定；
⑵增加帷幕的排数。在地质条件不良、钻孔偏斜的情况下，可考虑在局部地方增加帷幕的排数，以防止孔斜对灌浆质量产生不良影响；
⑶分层施工。如果帷幕灌浆孔深超过100m，可开凿中间平洞分层施工；
⑷适当提高灌浆压力。在深孔阶段钻孔发生了稍大一些的偏斜（但未超过规定标准），采用高一些的压力灌浆，可在一定程度上使浆液的扩散范围增大并弥补因钻孔偏斜造成灌浆范围的不足。