孔雀河流域水利工程深孔帷幕灌漿孔斜若干問題研究

魏欣桃

為了提升大壩的質(zhì)量，保證大壩地基安全穩(wěn)定，在水利工程中實(shí)施的深孔帷幕灌漿工程質(zhì)量的好壞將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。從實(shí)際施工角度而言，設(shè)計(jì)方向和鉆孔都會(huì)因?yàn)槭艿侥撤N原因而發(fā)生不一致的現(xiàn)象。比如在進(jìn)行鉆孔的時(shí)候，其出現(xiàn)的偏斜度若是不大，所產(chǎn)生的影響會(huì)比較小。但是若出現(xiàn)了情節(jié)必要嚴(yán)重的偏離現(xiàn)象，將會(huì)嚴(yán)重影響鉆進(jìn)的質(zhì)量，導(dǎo)致水利工程的事故發(fā)生頻率上升。所以，在水利工程施工過程中不得不注重研究深孔帷幕灌漿孔斜問題的研究。

為了保證開都-孔雀河流域水利工程的大壩具有安全穩(wěn)定的地基，在工程建設(shè)中提高深孔帷幕灌漿工程的質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。在水利工程中建設(shè)中，會(huì)因?yàn)樽匀辉?、人為原因等多種因素，導(dǎo)致實(shí)際的鉆孔和設(shè)計(jì)的方向出現(xiàn)一定程度的變化。若是沒有及時(shí)掌握和處理因?yàn)榭仔倍l(fā)的各種技術(shù)問題，將會(huì)在很大程度上導(dǎo)致工程質(zhì)量下降。

一、開都-孔雀河流域概況

1.流域基本情況

開都-孔雀河流域面積7.7萬平方公里，其中：山區(qū)面積3.4萬平方公里，平原區(qū)面積4.3萬平方公里。流域水資源總量為44.07億m3，其中：地表水資源量為42.01億m3，地下水資源不重復(fù)量為2.06億m3。開都-孔雀河全長1502km，其中：開都河河道全長560km，多年平均年徑流量35.31億m3；孔雀河河道全長942km，多年平均年徑流量13.34億立方米。

2.流域水資源利用現(xiàn)狀

（1）“三條紅線”用水總量控制指標(biāo)

開都河多年平均年徑流量35.31億m3；多年平均入博斯騰湖水量24.03億m3，出博斯騰湖水量（孔雀河流量）13.34億m3。開都-孔雀河流域（含諸小河流）“三條紅線”用水總量控制指標(biāo)為30.19億立方米，其中：地表水22億m3（地方：15.7 億 m3、兵團(tuán) 6.3億m3）、地下水7.97億m3（地方：7.44億m3、兵團(tuán)0.53億m3），其他0.22億m3。

（2）開都-孔雀河流域氣候特征

開都-孔雀河流域深居內(nèi)陸，因?yàn)榈乩砦恢眠h(yuǎn)離海洋且受到高山阻擋，受到海洋影響較弱，具有十分明顯的大陸性氣候特征。具體見表1：

二、導(dǎo)致開都-孔雀河流域水利工程深孔帷幕灌漿孔斜的原因分析

1.開都-孔雀河流域的地質(zhì)條件較差

從開都-孔雀河流域的地質(zhì)條件方面上講，主要是從鉆孔內(nèi)巖石的力學(xué)性質(zhì)上進(jìn)行分類，第一，鉆進(jìn)松散覆蓋層的時(shí)候，若是覆蓋層的厚度增加，那么便會(huì)更容易導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)方向偏移。第二，當(dāng)鉆進(jìn)巖石存在著一定程度的軟硬交替現(xiàn)象的時(shí)候，或者是存在一定的傾斜角度，那么具有不同可鉆性的巖層便會(huì)產(chǎn)生不同的鉆進(jìn)速度，進(jìn)而將原有的鉆頭鉆進(jìn)方向做出改變。第三，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)的巖層存在著比較嚴(yán)重的破碎情況時(shí)，或者是有著一定程度的厚度，那么也應(yīng)該增大鉆孔的孔徑，同時(shí)也會(huì)比較不容易對(duì)鉆進(jìn)的方向進(jìn)行控制。第四，在鉆進(jìn)砂卵石的時(shí)候，鉆孔也特別容易發(fā)生偏離的現(xiàn)象。第五，若是在鉆孔的時(shí)候碰到了溶洞、規(guī)模較大的斷裂帶，舊有的空洞，也會(huì)造成鉆孔出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。

2.施工技術(shù)所屬條件不當(dāng)

這種問題產(chǎn)生的原因是因?yàn)樵谶M(jìn)行鉆孔的時(shí)候，施工人員所采用的施工技術(shù)與實(shí)際的施工環(huán)境之間不匹配，造成鉆孔發(fā)生偏斜。這種問題的主要表現(xiàn)可以分成五種。第一，在開孔階段的鉆進(jìn)或者是淺孔階段的鉆進(jìn)工作中，鉆機(jī)的立軸并沒有與鉆孔保持在同一條中心線上。第二，在工程施工過程中，工作人員使用的鉆具已經(jīng)發(fā)生彎曲，或者是采用的巖心管長度較短。第三，在鉆機(jī)的過程中變換孔徑的時(shí)候，由于不用的孔壁之間存在著不同的硬度，孔徑的大小程度也會(huì)出現(xiàn)不同，在將孔徑進(jìn)行變換之后，便很難保證鉆頭和原來的鉆孔保持在同一條中心線上。第四，當(dāng)孔徑增大的時(shí)候，受壓鉆桿發(fā)生的形變也會(huì)隨之增加。第五，若是鉆頭的胎體出現(xiàn)硬度不一致現(xiàn)象或者是出現(xiàn)金剛石顆粒分布不均勻，都會(huì)對(duì)鉆進(jìn)的方向產(chǎn)生影響，改變其原有的鉆進(jìn)方向。

3.不恰當(dāng)?shù)牟僮鞣椒?/h3>

表1 開都-孔雀河流域的氣象站對(duì)當(dāng)?shù)鼗練夂蛞亟y(tǒng)計(jì)表

導(dǎo)致出現(xiàn)鉆孔偏斜的最主要問題還是在實(shí)際的工程施工過程中出現(xiàn)不當(dāng)?shù)牟僮鞣椒?。這種不當(dāng)?shù)牟僮鞣椒ㄖ饕前腥齻€(gè)方面。第一，在進(jìn)行鉆進(jìn)工程施工過程中，受到過大的壓力，導(dǎo)致鉆桿出現(xiàn)很多部位的彎曲，特別是在與施工條件不匹配的施工環(huán)境之下，將會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)偏斜。第二，在鉆進(jìn)的施工過程中，金剛石出現(xiàn)過度磨損或者是合金鉆頭的質(zhì)地過硬，便會(huì)因此而導(dǎo)致向巖石內(nèi)部切入的時(shí)候會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象，從而將鉆進(jìn)的方向給予改變。第三，在鉆進(jìn)比較容易坍塌的巖層時(shí)，沖洗液出現(xiàn)過大的排量，壓力也過高的時(shí)候，特別是在使用清水作為沖洗液或者是利用粘度很小的泥漿時(shí)候，將會(huì)對(duì)孔壁產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，從而導(dǎo)致在很大程度上出現(xiàn)孔內(nèi)的局部位置坍塌，增加孔徑。

三、出現(xiàn)孔斜的主要影響分析

1.孔斜將影響孔內(nèi)的事故發(fā)生頻率

鉆進(jìn)工程若是沒有很好的將孔斜做出改進(jìn)，那么孔斜將會(huì)在一定程度上加劇孔內(nèi)發(fā)生事故的頻率。第一，孔壁會(huì)因?yàn)榭仔钡某霈F(xiàn)而發(fā)生掉塊、坍塌、巖層錯(cuò)動(dòng)等多種地質(zhì)危害，繼而會(huì)導(dǎo)致發(fā)生孔內(nèi)埋鉆以及卡鉆擠夾的危險(xiǎn)事故發(fā)生。第二，增加發(fā)生鉆具折斷事故的概率。第三，在具有較大偏斜度的鉆孔之內(nèi)，若是出現(xiàn)鉆具折斷現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致在處理故障的時(shí)候面臨更加復(fù)雜的情況。

2.孔斜將會(huì)影響鉆進(jìn)的效率

在施工過程中，施工效率提升將會(huì)提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，增加利潤。若是在施工過程中發(fā)生鉆孔的現(xiàn)象，那么將會(huì)導(dǎo)致以下三種鉆進(jìn)效率降低的現(xiàn)象。第一，鉆進(jìn)的時(shí)候出現(xiàn)鉆孔偏斜，將會(huì)讓鉆桿在鉆孔之內(nèi)出現(xiàn)變形，若是立軸轉(zhuǎn)干將回轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸?shù)姐@頭的時(shí)候，會(huì)影響到鉆頭的回轉(zhuǎn)，降低其穩(wěn)定性，導(dǎo)致磨損鉆頭現(xiàn)象發(fā)生，降低鉆進(jìn)效率。第二，鉆進(jìn)工程出現(xiàn)鉆孔偏斜，將加大孔壁與鉆具之間的摩擦力，導(dǎo)致鉆孔軸心的壓力難以按照實(shí)際的需求將其全部在鉆頭上發(fā)揮作用，進(jìn)而對(duì)進(jìn)尺產(chǎn)生影響，若是盲目施加壓力，會(huì)很容易折斷鉆具。第三，鉆孔若是出現(xiàn)比較嚴(yán)重的偏斜，將會(huì)導(dǎo)致在進(jìn)行鉆進(jìn)的時(shí)候不能采用快速鉆進(jìn)的方法，導(dǎo)致鉆具折斷。

四、結(jié)語

水利工程建設(shè)是國家的一項(xiàng)重要舉措，為提高居民生活穩(wěn)定性，保障社會(huì)安定有序發(fā)揮著積極作用。水利工程在施工建設(shè)過程中會(huì)面臨很大的問題，加劇在施工過程中的工作壓力。但是水利工程是一項(xiàng)前人栽樹后人乘涼的工程，在實(shí)際工程建設(shè)中應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)制度展開，提高施工質(zhì)量，讓水利工程可以經(jīng)久不息的為人們提供便利的服務(wù)。