滑坡治理工程中錨索（桿）鉆孔技術研究

　　滑坡治理工程，以前多采用抗滑樁，在條件允許時采用坡面得卸載反壓坡

腳，后者比較經濟?，F在多采用預應力錨索、錨拉抗滑樁和錨桿相結合的綜合治

理措施，相比而言，目前的治理措施比單純用抗滑樁要經濟得多，可靠性更好。

　　在滑坡治理中，預應力錨索和錨桿經常采用，錨桿和錨索造孔問題必不可

少。通常情況下，滑坡地段的地質情況都比較差，多為破碎巖體，坡積土夾石或

斷層破碎帶，有時是它們的組合體，在這種地層中鉆孔比較困難，為了提高鉆孔

速度和鉆孔質量，需要對鉆孔方法和鉆孔技術問題進行深入細致地研究，以便找

到適合的鉆孔方法和比較過硬的鉆孔技術。

　　據筆者目前掌握的材料看，影響鉆孔的主要因素有：巖體結構、巖石性質和

鉆孔機具、動力源、鉆孔方法等。

一 巖體結構對鉆孔的影響

　　不同的巖體結構對鉆孔的影響不同，相同的巖體結構，不同的巖性對鉆孔的

影響也是不同的，現對不同的巖體結構對鉆孔的影響分別闡述如下：

1.塊狀結構巖體

　　對巖漿巖而言，在巖石形成的過程中，都存在降溫時的結晶過程，同時伴有

收縮，形成節理。沉積巖在形成過程中存在自然層理，不同的沉積層都有層面相

隔。巖漿巖和沉積巖在高溫高壓下，可以形成變質巖，溫度越高壓力越大則變質

的深度也就越大。原來的結晶體發生不同程度的變化，形成片理。上述三種巖石

在地殼運動時都要產生斷裂，同時產生新的節理，地質構造力的方向不同，節理

的方向也不同，于是把巖體分割成大小不等的塊體。如果再產生滑坡，巖體將沿

節理方向拉開，形成裂縫，使本來破碎的巖體更加破碎。在塊狀巖體中鉆孔，如

果巖塊較大（25cm以上）鉆孔比較容易，基本上不存在卡鉆和塌孔現象，但在塊

狀巖體的破碎帶中鉆孔，就有可能出現卡鉆和塌孔現象。

2.破碎結構巖體

　　沉積巖或沉積變質巖經多次地質構造運動，在長期風化作用下，必產生大大

小小的裂隙，在滑坡形成和發展中，使本來破碎的巖體更加破碎，有的滑坡是古

滑坡在工程條件下的復活，幾次滑動后巖體的破碎情況更加嚴重，坡體上要產生

大小不等的無數條橫縱向裂縫。使巖體的塊度在3～15cm之間，巖塊之間沒有膠結

物，巖塊的本身個體強度很高，在這種巖體中鉆孔不是那么容易，鉆孔時將會發

生卡鉆和塌孔現象。如果巖塊塊度在10cm以下，且小于5cm的巖塊占的比例在60～

70%以上時，采用通常的鉆孔方法恐怕難于成孔，必須采用特殊的鉆孔方法。

3.疊瓦狀巖體

　　沉積巖或沉積變質巖，在強烈的地質構造過程中，可能形成褶皺，倒轉褶

皺，甚至出現疊瓦狀褶皺，致使地層次序紊亂。在地質構造過程中，把巖層揉搓

成很小的巖塊，加之長期風化作用，巖體產生破碎，基本接近破碎結構，鉆孔時

也有一定的困難，必須認真對待。

4.層狀結構巖體

　　層狀巖體結構種類也比較多，有的層狀結構巖體各層的巖性相差不大，有的

巖層比較厚，有的巖層比較薄，有的巖層厚薄不均，還有的層狀巖體是軟硬巖石

互層的，地質構造不甚強烈的地層，巖層的規律性比較強，巖層傾角變化不大，

傾角偏緩；在地質構造比較強烈的地層，巖層傾角較陡，甚至可能出現反傾角現

象，如果產生滑坡，巖體要產生不同程度和規模的裂隙。在巖性相差不大的地層

中鉆孔比較容易，巖性相差較大時，鉆孔可能有兩種情況：當鉆孔與層面傾角較

大時，鉆孔比較容易，反之較難，其原因是前者每段巖孔的巖性相差不大，后者

在同一段巖孔中巖性相差較大，特別是當巖孔中軟巖偏多，硬巖少時，巖孔必然

向軟的方向偏斜，使巖孔產生彎曲，增加了鉆孔的阻力，如果彎曲段多了，就有

可能鉆不成孔。

5.土夾巖結構

　　土夾巖結構不屬于巖體結構的范疇，但在滑坡體中經常出現。土夾石結構是

在山上巖體不斷崩塌和長期風化狀態下，再經過雨水的沖刷搬運過程逐漸形成，

它完全覆蓋在山體上。有的地區坡積層是冰川時期形成的，坡積物中有不同程度

的膠結，穩定性較好些，但在工程條件下可能產生滑坡。在土夾石地層中鉆孔，

有的好成孔，有的不好成孔，成孔的條件主要取決于地層中塊石的含量和塊度大

小，及與土的粘結狀態，水對鉆孔的影響也很大。冰川期的坡積層中鉆孔要好于

土夾石地層。上述兩種坡積層，如果產生滑坡，必然在坡面上產生不同規模的橫

向和縱向裂縫，致使坡體局部變得疏松，給鉆孔造成困難。

二 巖性對鉆孔的影響

　　巖性主要指巖石力學性質，力學性質又取決于巖石的具體結構和成份，在一

般情況下，堅硬而韌性好的巖石要比堅硬而脆弱的巖石難于鉆孔，強度低的巖石

比強度高的巖石易于鉆孔。巖石中的膠結物質對鉆孔也有一定影響，鐵質膠結的

巖石比鈣質膠結的巖石鉆孔難度大，硅質膠結的巖石比鈣質膠結的巖石鉆孔難度

大，總而言之，膠結物的強度越高，鉆孔的難度越大，強度高的巖石比強度低的

巖石鉆孔速度低，當然，這都是指比較完整的巖體。在相同巖性不同結構的巖體

中，其鉆孔效果可能截然不同。反之，在相同或相似的巖體結構不同的巖性中鉆

孔，其鉆孔效果也不一樣。相比而言，巖性對鉆孔的影響遠遠小于巖體結構對鉆

孔的影響。

三 鉆具對鉆孔的影響

1.釬頭對鉆孔速度的影響

　　影響釬頭鉆孔速度的因素：釬頭上合金頭的形狀，合金分布，出渣槽的位置

及大小，其原則是，釬頭上的合金形狀要適于破碎巖石，使巖屑的細度滿足排渣

要求，廢壓縮空氣能將巖粉吹出孔外。合金頭的分布要能使孔中的巖石都能破碎

成易于排除孔外的巖粉，在沖擊過程中沒有死角，保證將孔底的巖石全部破碎。

釬頭上的排渣槽能保證沖擊下來的巖粉能及時全部排到釬頭后面，不在釬頭前面

殘留，以便釬頭在每次沖擊時都能破碎新鮮巖石，這種釬頭的破碎速度快。

2.沖擊器對鉆孔速度的影響

　　沖擊器是鉆機破巖的執行機具，沖擊頻率和沖擊功是直接影響鑿巖的參數。

沖擊頻率要和鉆機的回轉速度相匹配，保證鉆機在回轉一周時，沖擊次數要保證

能把孔底的巖石全部破碎，同時又不重復沖擊一個部位。沖擊功的大小要保證把

被沖擊的巖石全部破碎成能排出的巖粉。沖擊力大的沖擊器比沖擊力小的沖擊器

破巖效果好，速度快。沖擊器的外徑要比鉆孔直徑小20mm左右，這樣才能保證巖

粉（渣）順利排出孔外，個別小碎石也能排出來，同時可減少沖擊器和孔壁的摩

阻力。

3.回轉速度對鉆孔的影響

　　對于一臺鉆機而言，設計時扭矩是變化的，有的用變速檔位控制，有的用進

氣量控制，還有的用油壓控制，但扭矩有個最大值和最小值，一般來講，轉速高

扭矩小，轉速低扭矩大。在鉆進過程中，鉆機的轉速要適當，要以鉆機前的釬頭

能正常破巖為原則，保證回轉速度和沖擊頻率相匹配，使破碎的巖粉（渣）順利

排出孔外。一般來講，在鉆孔過程中，轉速居中為好，這樣即能保證鑿巖的速

度，又能在發生卡鉆時變為低轉速增大扭矩處理卡鉆。如在高速轉速下進行鉆

孔，巖粉的粒度大，鑿巖效果不好，不便于排渣，影響鉆孔速度。在低轉速下進

行鉆孔，巖粉粒度較小，但鉆進速度低，若發生卡鉆現象，處理時則沒有富余的

扭矩。所以扭矩適中是最好不過的。

4.鉆機推力對鉆孔的影響

　　每臺鉆機都有一定的推力和提拔力，在鉆進過程中，鉆桿上需要一定的推

力，以便保證釬頭的破巖效果，推動力小了破巖速度慢，推動力大了作用在釬頭

上的摩阻力大，易磨損釬頭上的合金齒，破巖效果不好，同時還會影響排渣。當

發生卡鉆時提拔鉆桿時阻力大，不易提動鉆桿，因此在鉆進過程中，鉆桿的推力

要保持適中，可以加快鑿巖速度，同時在發生卡鉆時易于處理。

5.鉆桿對鉆孔的影響

　　鉆桿對鉆孔的影響，往往被人們忽略，認為能鉆孔就行，其實不然，鉆桿質

量、鉆桿類型對鉆孔的影響相當大。目前市場上銷售的鉆桿，兩端都有接頭，且

都是焊接的，大部分沒有經過退火處理，在鉆進過程中，遇到卡鉆時，很容易在

接頭處斷裂，致使沖擊器掉入孔中。所以要求鉆桿在任何情況下都不發生斷裂和

滑絲現象。故鉆桿要選用優質地質鋼，管壁要適當加厚，母絲端要用墩粗加工，

卻要淬火處理；公絲端加工后淬火，且螺接到鉆桿上，焊接后要去除內應力。通

常情況下鉆桿的剛度要滿足鉆孔的要求，巖孔深鉆桿的直徑要大，反之要小些。

在破碎巖層中鉆孔，必定有巖塊掉入孔中，最好用麻花鉆桿，以便及時排出掉下

的巖塊，減少卡鉆現象。通常情況下，鉆桿直徑均在φ50～φ89之間。

四 動力源對鉆孔的影響

　　我國目前生產的鉆機大部分都是兩種動力，推進和旋轉采用電動或是電驅動

的液壓系統，沖擊鑿巖則采用壓縮空氣，僅有少部分鉆機（100B）是采用壓縮空

氣作為動力源。

1.電源

1.1電源的容量

　　電源的容量要滿足作業鉆機的需要，所以要根據作業鉆機的數量計算出所需

要的電源容量，以便保證鉆機的正常作業。

1.2電壓

　　在施工時都是臨時電源，有時距離很遠，在選擇線路時必須考慮線路的電壓

降，使作業的電壓降要在規范規定之內，否則會影響電機的輸出功率，壓降大時

電機將無法工作。

2.空壓機

　　空壓機的氣量和氣壓必須滿足所使用鉆機的要求，氣量多、氣壓大當然對鉆

進有利，但浪費能源；氣量少、氣壓低會影響沖擊器的正常工作，對鑿巖不利，

嚴重時無法進行鑿巖。所以在選擇空壓機時，必須事先考慮好有幾臺鉆機同時作

業，按沖擊器或鉆機說明書所提供的數據，計算出總的耗氣量，選擇能滿足氣壓

和氣量要求的空壓機，如果施工時間比較長，最好能將同一型號的空壓機并車，

組成壓縮空氣站，集中供氣。

3.輸氣管

　　在條件允許時，輸氣管路要盡量短些，并減少彎頭的數量，輸氣管要適當粗

一些，以便盡可能的減少氣路內損。

五 鉆具與鉆孔方法

1.選擇鉆具的原則

　　鉆具與鉆孔方法的選擇，取決于滑坡體的地質條件和鉆孔深度。通常情況

下，巖石條件較好，結構簡單，巖體比較完整時，采用光面鉆桿；巖體結構比較

復雜，裂縫裂隙多，巖體比較破碎時，采用麻花鉆桿；巖孔深度在25m以內時，選

用100D或100B型礦用潛孔鉆機；巖孔深度在25m～35m左右時，選用30型液壓鉆

機；深度在35m～45m左右時選用50型鉆機；當鉆孔深度大于45m時，選用60型鉆

機或80型鉆機。深孔必須配大直徑的鉆桿，淺孔配小直徑的鉆桿，通常情況下，

100D、100B型鉆機配50鉆桿，30型鉆機配65鉆桿，50型以上的鉆機配73或89鉆

桿。

2.鉆機操作原則

　　在鉆進過程中，鉆機的扭矩要適中，既不能過大，也不能過小，決不能在正

常鉆進時采用最大扭矩，最大扭矩只能在處理卡鉆時短時間采用；鉆機的推力大

小也要適當，要根據巖石條件適當調整，在比較完整堅硬的巖石中鉆進，鉆機的

推力要適當大一些，軟弱破碎巖石中鉆進時，鉆機的推力要適當小一些，總之，

鉆機推力的大小以保證順利鉆進為原則，絕不能在正常鉆進時施加最大推力，這

樣才能保證在出現卡鉆時，鉆機有足夠的提拔力；卡鉆處理，當發生卡鉆時，要

加大扭矩，使沖擊器轉動，然后再加大提拔力，使沖擊器后退，加強排渣，經過

幾次反復，鉆機即可恢復正常作業。在處理卡鉆時，絕對禁止反轉，反轉只能使

鉆桿的某一節松動，沖擊器是不會反轉的，長時間的正反轉只能磨損鉆桿的絲

扣；卸鉆桿，在提拉鉆桿時，鉆機要繼續正轉，不能停止轉動，并要排渣，防止

出現卡鉆現象。

3.鉆孔方法

　　鉆孔方法必須依據滑坡體巖層的實際情況來確定，而巖層的地質情況是千變

萬化的，在同一坡體上，巖層的地質情況也不完全相同，有時相差非常懸殊，不

同的滑坡體巖層的情況就更不同了。所以在施工一個滑坡體時，都要正確的選擇

鉆孔方法，同時必須經過試驗摸索，找出比較合適的鉆孔方法，絕不能千篇一律

的用某一種方法。歸納起來有以下幾種比較適用的鉆孔方法。

3.1光面鉆桿

　　光面鉆桿鉆進，一般適用于比較完整的巖石，鉆孔中破碎帶比較少，卡鉆不

嚴重。當遇到個別卡鉆，實在不能鉆進時，可采用在破碎帶處加壓注漿，固結破

碎帶孔壁周圍的碎石，然后再鉆孔。用光面鉆桿阻力比較小，排渣容易，鉆進速

度比較塊，因此，在比較完整巖石中鉆孔首先采用此種方法。

3.2麻花鉆桿

　　如果巖體比較破碎，必須采用麻花鉆桿鉆孔，因為鉆桿上有麻花葉片，可以

把小的巖塊從孔中排出，減少卡鉆現象，有利于鉆進。麻花葉片的直徑要合適，

一般葉片直徑要比鉆孔直徑小30～40mm，螺距要適當大點，以100～120mm為宜。

在鉆孔過程中，遇到嚴重卡鉆而不能鉆進時，也要采用注漿方法固結孔壁周圍的

碎石，然后再繼續鉆孔，采用這種方法一般都能成孔。

3.3小孔徑鉆孔注漿法

　　在巖體比較破碎的地層中鉆大直徑巖孔易產生塌孔卡鉆現象，可能致使鉆孔

無法進行，如鉆小直徑巖孔有可能避免塌孔現象。所以可采用100D鉆機，打φ100

巖孔，成孔后滿孔加壓注漿，使漿體滲入上孔壁8cm以上，把孔壁的碎石固結起

來，然后再打大孔徑的巖孔。有條件時可進行試驗摸索。

3.4跟管鉆進

　　如果巖體極其破碎，采用麻花鉆桿不能成孔，鉆后很快就塌孔，根本來不及

注漿，對于這樣的地層，必須采用跟管鉆進，防止塌孔。跟管鉆進最好采用光面

鉆桿，這樣有利于排渣。跟管鉆進的摩阻力大，裝卸套管時間長，作業效率低，

因套管是鋼管加工的，車絲扣后，絲扣處的管壁厚薄不均，很容易發生斷管現

象，使鉆孔半途而廢。所以這種鉆孔方法一般不要采用，僅在確實沒有辦法的情

況下才使用，而在使用過程中，一旦通過這種地層，馬上停止跟管，采用上述3.2

種方法繼續鉆孔。

4.注漿方法

4.1配合比

　　鉆孔注漿可采用水泥砂漿，砂最好用細砂，配合比：水泥∶砂∶水＝１∶１

∶0.6，同時在砂漿中要摻水玻璃，水玻璃的摻量要經過試驗確定，一般使操作時

間在40min以上，達到能再鉆進的強度時間最好在3～４小時以內。水玻璃要事先摻

入水中，攪拌均勻，形成水玻璃溶液待用，這樣能保證砂漿的同時固化，有利于

注漿，防止發生不均勻固化現象。

4.2注漿方法

　　采用φ25（內徑）的白色塑料管作注漿管。在管的前端（30～40cm）開一出漿

口，然后套上止漿布袋，出漿口要在止漿袋內，止漿袋的兩端要用扎絲綁牢固。

注漿袋前端用膠帶紙或電工膠布封住。做好之后，把注漿管送到注漿處，止漿袋

要在注漿處的后面一點。

　　注漿時，漿液首先從止漿袋內的出漿口流出，并逐漸充滿止漿袋，注漿壓力

稍有上升，此時應停止注漿穩壓，穩壓時間不少于10min，讓孔壁把砂漿中的水吸

出，使止漿袋內的砂漿變干硬，這時止漿袋才能起到止漿作用。然后再繼續注

漿，使砂漿沖破注漿管前端的封口膠布，進入到注漿段，當該段注滿時，注漿壓

力升高，在穩壓一定時間后，繼續注漿，讓水泥漿液滲透到巖孔壁的裂隙中，把

孔壁碎石固結起來，然后拔出注漿管。

　　本文是筆者根據幾個工地的鉆孔實踐而寫的，有一定的現實意義和使用價

值。但事物都是發展變化的，必須根據地質情況來確定究竟采用那種方法鉆孔。

特別是注漿的問題，值得深入研究，找出最佳的注漿方法和注漿材料，以便增強

注漿效果，加快固化時間，提高鉆孔速度，因筆者的知識水平和實踐經驗所限，

文中可能有不當之處，懇望指正。