巖溶疏干區(qū)地埋管施工潛孔錘鉆進(jìn)簡(jiǎn)便防塵裝置研制

趙華宣，陳 浩，賈玉川，曾遠(yuǎn)明

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局114地質(zhì)大隊(duì)，貴州遵義563000）

1 概述

貴州省淺層地?zé)崮苜Y源賦存量和開(kāi)發(fā)潛力巨大[1-3]，其開(kāi)發(fā)利用對(duì)推動(dòng)貴州省生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè)有重要意義。在典型喀期特地貌、碳酸鹽巖大面積出露貴州山區(qū)[3-4]，受溶蝕、斷層及河流深切割影響，局部區(qū)域巖溶裂隙（溶洞）發(fā)育、地下水沿深切割河流排泄，地下水位埋深大，地埋管埋置深度孔內(nèi)無(wú)水近似“干孔”[5]呈巖溶疏干區(qū)，地埋管成孔常規(guī)工藝液體沖洗介質(zhì)隨鉆遇巖溶裂隙流失、孔內(nèi)無(wú)水位、巖屑不能排出、事故隱患大，從返屑應(yīng)用（回填）和施工安全只能采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)。但空氣潛孔錘鉆進(jìn)高速上返氣體攜帶大量巖粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境，施工中應(yīng)安設(shè)有效防塵裝置解決和避免粉塵污染，目前常用的鼓風(fēng)機(jī)負(fù)壓捕塵、鉆機(jī)立管設(shè)高壓水噴嘴噴水除塵[6]等防塵裝置存在裝拆繁瑣費(fèi)時(shí)或除塵不及時(shí)、不徹底等問(wèn)題，不利于地埋管施工“短、頻、快”和環(huán)境防塵要求，為此，需研制裝拆方便、甚至不拆卸且防塵效果好的簡(jiǎn)便防塵裝置以有效解決地埋管快速施工和粉塵污染問(wèn)題。

2 項(xiàng)目引出問(wèn)題

2.1 項(xiàng)目概況

貴州仁懷婦幼保健院淺層地溫中央空調(diào)項(xiàng)目為在建項(xiàng)目，房屋建筑面積55111.3m2，地上4層、地下1層，供熱及制冷面積46861.3m2，在建筑物周邊場(chǎng)地布置地埋管系統(tǒng)：設(shè)計(jì)鉆孔690個(gè)（孔內(nèi)雙U管連接、間距4m×4m、有效深度120m、鉆孔直徑大于130mm）、延米82800m。地埋管施工工期3個(gè)月（含地表水平管鋪設(shè)），工期緊，場(chǎng)內(nèi)房建方正在施工、交叉作業(yè)面多，地埋管施工只能“見(jiàn)縫插針”，要求地埋管成孔施工“短、快”推進(jìn)。

2.2 水文地質(zhì)條件對(duì)鉆探工藝制約

場(chǎng)地位于仁懷市鹽津街道周林學(xué)校正西邊約150m，距鹽津河250～500m、高于鹽津河面約200m。區(qū)域?qū)贀P(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆遵義斷拱鳳崗北北東向構(gòu)造變形區(qū)，施工區(qū)為新建開(kāi)挖回填平整場(chǎng)地，表層0.5～4.0m松散、無(wú)結(jié)構(gòu)回填及開(kāi)挖破碎層，下部為巖溶裂隙發(fā)育及局部軟弱破碎的婁山關(guān)群白云巖，受溶蝕、斷層及鹽津河深切割影響，淺層巖溶裂隙發(fā)育、下部溶蝕（溶洞）局部發(fā)育，地下水沿鹽津河排泄地下水位埋深大[7]，地埋管鉆孔深度無(wú)水、屬巖溶疏干區(qū)。起初采用三葉PDC鉆頭常規(guī)工藝鉆進(jìn)，液體沖洗介質(zhì)隨鉆遇巖溶裂隙流失而孔內(nèi)無(wú)水位、巖屑不能排出，鉆深5.0m時(shí)孔內(nèi)巖屑多、不能加桿、提鉆阻力大，續(xù)鉆事故隱患大和安全風(fēng)險(xiǎn)高，從返屑（回填）應(yīng)用和施工安全和快速施工考慮只能采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)。

2.3 地埋管鉆孔結(jié)構(gòu)

根據(jù)設(shè)計(jì)孔徑大于130mm和淺表松散開(kāi)挖回填層和局部軟弱巖溶破碎帶護(hù)壁需求，鉆孔結(jié)構(gòu)：?180mm孔徑開(kāi)孔進(jìn)入穩(wěn)定巖層1.0～2.0m、下?168mm套管護(hù)壁，下部?140mm孔徑空氣潛孔錘裸眼鉆進(jìn)。

2.4 潛孔錘鉆進(jìn)引出的問(wèn)題

施工區(qū)周邊緊鄰學(xué)校和居民住宅區(qū)、人員聚集，空氣潛孔錘鉆進(jìn)巖粉塵若清除不徹底致環(huán)境污染，必將引發(fā)投訴至群訪政治事件，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和影響單位（個(gè)人）名譽(yù)形象、甚至法律事件發(fā)生。目前常用的防塵裝置（設(shè)施）存在裝拆繁瑣費(fèi)時(shí)或除塵不及時(shí)、不徹底等問(wèn)題，不能滿足地埋管施工快速成孔和環(huán)境除防塵要求。

3 簡(jiǎn)便防塵裝置研制

為解決空氣潛孔錘鉆進(jìn)粉塵污染，滿足環(huán)境除防塵和地埋管“短、頻、快”施工，對(duì)防塵設(shè)施要求盡可能不拆卸且防塵效果好。為此，我們根據(jù)孔口護(hù)壁管規(guī)格和高壓水噴嘴噴水除塵原理，研制了“外管+內(nèi)濾管+上下密封環(huán)+外通水管”簡(jiǎn)便防塵裝置：外管作?194mm×6mm普管、長(zhǎng)度300mm，內(nèi)濾管用?168mm×6mm普管、長(zhǎng)度150mm（梅花型布置?3mm通水孔128個(gè)、間距30mm×30mm），上下密封環(huán)用?6mm鋼筋與內(nèi)外管焊接密封，外通水管用?25mm鋼管與外管焊接（圖1、圖2）。

圖1 簡(jiǎn)便防塵裝置示意圖

圖2 簡(jiǎn)便防塵裝置照片

4 應(yīng)用效果

成孔施工事先將防塵裝置外通水管頭與地面水管和泵連接，在孔口?168mm護(hù)壁管下好后，將防塵裝置罩在?168mm護(hù)壁管上即開(kāi)泵通水除防塵：從內(nèi)濾管水孔噴出壓力（壓力0.3～0.4MPa）水在內(nèi)濾管處與返出粉塵混合形成噴淋幕（圖3），將鉆進(jìn)產(chǎn)生粉塵清除。終孔后停泵停水將防塵裝置拿開(kāi)即可。

圖3 簡(jiǎn)便防塵裝置除塵效果

（1）簡(jiǎn)便防塵裝置安拆使用方便、快速，滿足地埋管快速成孔施工要求。

（2）除防塵效果好：鉆進(jìn)無(wú)粉塵飛揚(yáng)、孔口5m內(nèi)無(wú)可視粉塵，實(shí)施653個(gè)地埋管鉆孔（總延米81182m），最多時(shí)7臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工、場(chǎng)外均無(wú)可視粉塵，施工2.5個(gè)月期間無(wú)粉塵污染投訴事件。

5 結(jié)論與建議

（1）簡(jiǎn)便防塵裝置在使用中除防塵效果好，解決潛孔錘鉆進(jìn)粉塵污染問(wèn)題。

（2）本簡(jiǎn)便防塵裝置材料來(lái)源廣泛、投入少、加工方便，可根據(jù)各施工管徑現(xiàn)場(chǎng)加工，適用性強(qiáng)，有較好推廣價(jià)值。

（3）本簡(jiǎn)便防塵裝置，避免了繁瑣裝拆工序，安拆方便，滿足地埋管快速成孔施工要求。

（4）本簡(jiǎn)便防塵裝置通過(guò)注水除防塵，需有水源，使用時(shí)應(yīng)檢查和觀測(cè)水源（水路）供水狀況。