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1、浅谈钻孔施工单向阀返砂及应对措施浅谈钻孔施工单向阀返砂及应对措施 摘要：江阴市澄江西路二期工程人行横通道，采用水平冻结法土体施工。在钻孔施工过程中出现了单向阀返砂现象，根据施工工艺与类似施工单向阀返砂比较,分析返砂原因，提出了应采取增加盖头板,控制回砂速率、减少给水体积，提高钻孔成孔质量等措施。 关键词：水平钻孔；单向阀返砂；盖头板；给水体积 中图分类号： U443 文献标识码： A 文章编号： 1 绪论 江阴市澄江西路二期工程人行横通道是跨越锡城运河和闸桥河的地下公路通道，分南线和北线2条隧道。在2条隧道中设置1条人行横通道, 线间距24.34 m，连接南北2条隧道。钻孔施工在承压水粉砂层中
2、，通道埋深25 m，地压达0.3 MPa，给施工带来困难。由于冻结孔深度比较长，选用MD-80型钻机，该钻机在国内各类水平孔工程施工中得到很好应用。该钻机是一种低转速、大扭矩，能够钻进大直径的全液压钻机，可用牙轮钻头、刮刀钻头、人造金刚石复合片钻头等钻进。为保证钻孔施工安全，满足技术要求，冻结孔采用单向阀带水施工。单向阀返砂是冻结法水平钻孔施工中的技术难题，在施工中防止单向阀返砂和处理单向阀返砂技术等方面进行了具体分析，供类似钻孔施工参考。 2 单向阀返砂产生机理及应对措施 2.1 单向阀返砂产生机理 单向阀工作原理是靠流体只能沿进水口流动，出水口介质却无法回流的装置。其阀瓣沿着中心线依靠压力
3、顶起弹簧控制的阀瓣，压力消失后，弹簧力将阀瓣压下，封闭进水口。 地铁联络通道冻结管一般选用898mm20#低碳无缝钢管，越江公路隧道一般选用1088mm20#低碳无缝钢管。单向阀须焊接在冻结管内最前端，焊接时采取防止焊接变形措施，且保持各部件的同心度。根据地层压力调节开启压力，一般保持在0.50.6Mpa，必要时采用旋转调节丝堵的方法或加垫片的方式调整单向阀开启压力。 在施工承压水粉砂层时，由于带水施工土体含水量逐渐增大，108钻杆 1米需要通过单向阀进入土体清水约0.6m3 ,钻进几米钻杆造成土体内压增大。停止钻进单向阀受力弹簧复位时，水中细小砂粒跟进弹簧缸体，导致弹簧四周被砂粒包住现象，单
4、向阀阀瓣不能关闭严实，起不到封闭进水口作用，造成砂粒涌进钻杆内。在单向阀不能关闭的状态下，由于水和粉砂混合成一体，钻进过程中单向阀缸体中粉砂含量越来越多，最终弹簧不能收缩自如，阀瓣处于半敞开状态，导致单向阀无法正常工作，冻结管内砂粒逐渐增多，导致无法施工。严重时冻结管内形成涌砂涌水现场，给施工带来高度风险，造成经济损失。 2.2 单向阀返砂防治措施 针对单向阀返砂问题，现场采取试验增加单向阀开启压力，泵压达到0.8 Mpa以上才能开启，但施工过程中只是钻进多进尺了几米，又出现返砂现象。单向阀组装如图1所示。 为延缓单向阀返砂流量，减少土体与单向阀接触面积。在单向阀前刮刀处加焊盖头板，使裸露的单
5、向阀体隔离在隔舱内。为减少给水体积造成地层内压增大，降低泵输送水流量，同时在盖头板上开两个58mm的小孔，并焊接高强度内孔58mm螺栓。试验原理单向阀靠泵输送水开启阀瓣，进入缸体再次从58mm的小孔流出进入土体，钻进进尺。停止钻进时，缸体内清水处于饱满状态，土体中水砂混合体如果产生倒流，必须经过小孔进入缸体置换成水砂混合体，再次经过单向阀返回钻杆内，大大限制了流量。单向阀焊接详见如图2、3所示。经过实践，此方法防止单向阀处于粉砂层中返砂现象，具有很好的效果。目前江阴市澄江西路二期工程人行横通道水平钻孔已全面结束，成孔质量满足设计要求。 图1单向阀正常施工组装图 图2单向阀增加盖头板实物组装图
6、图3单向阀增加盖头板剖面图 3 结论 水平钻孔作为地下冻结法工程施工的特殊工法，有着自己独特优势。尤其近年来地铁隧道、公路隧道建设的兴起，工程地质条件愈来愈复杂，水平造孔技术参数越来越高，单向阀在钻孔施工过程中发挥了巨大的、甚至无以替代的作用，因而受到国内冻结界的广泛重视。实践证明，水平钻孔的质量保障是冻结法顺利施工的前提。 参考文献： 1王灵敏,王先锋冻结法施工越江隧道联络通道工程事故分析 2岩土工程冻结法（初稿） 中国矿业大学建筑工程学院 3乔凤标冻结钻孔偏斜预防及控斜处理措施 作者简介：朱广西（1983），男，助理工程师。2012年毕业于大连理工大学水利水电专业，现中煤第三建设（集团）有限责任公司上海分公司从事工程项目管理工作。-分享文档，传播知识，赠人以花，手自留香。