滑坡治理工程中锚索（杆）钻孔技术研究

　　滑坡治理工程，以前多采用抗滑桩，在条件允许时采用坡面得卸载反压坡

脚，后者比较经济。现在多采用预应力锚索、锚拉抗滑桩和锚杆相结合的综合治

理措施，相比而言，目前的治理措施比单纯用抗滑桩要经济得多，可靠性更好。

　　在滑坡治理中，预应力锚索和锚杆经常采用，锚杆和锚索造孔问题必不可

少。通常情况下，滑坡地段的地质情况都比较差，多为破碎岩体，坡积土夹石或

断层破碎带，有时是它们的组合体，在这种地层中钻孔比较困难，为了提高钻孔

速度和钻孔质量，需要对钻孔方法和钻孔技术问题进行深入细致地研究，以便找

到适合的钻孔方法和比较过硬的钻孔技术。

　　据笔者目前掌握的材料看，影响钻孔的主要因素有：岩体结构、岩石性质和

钻孔机具、动力源、钻孔方法等。

一 岩体结构对钻孔的影响

　　不同的岩体结构对钻孔的影响不同，相同的岩体结构，不同的岩性对钻孔的

影响也是不同的，现对不同的岩体结构对钻孔的影响分别阐述如下：

1.块状结构岩体

　　对岩浆岩而言，在岩石形成的过程中，都存在降温时的结晶过程，同时伴有

收缩，形成节理。沉积岩在形成过程中存在自然层理，不同的沉积层都有层面相

隔。岩浆岩和沉积岩在高温高压下，可以形成变质岩，温度越高压力越大则变质

的深度也就越大。原来的结晶体发生不同程度的变化，形成片理。上述三种岩石

在地壳运动时都要产生断裂，同时产生新的节理，地质构造力的方向不同，节理

的方向也不同，于是把岩体分割成大小不等的块体。如果再产生滑坡，岩体将沿

节理方向拉开，形成裂缝，使本来破碎的岩体更加破碎。在块状岩体中钻孔，如

果岩块较大（25cm以上）钻孔比较容易，基本上不存在卡钻和塌孔现象，但在块

状岩体的破碎带中钻孔，就有可能出现卡钻和塌孔现象。

2.破碎结构岩体

　　沉积岩或沉积变质岩经多次地质构造运动，在长期风化作用下，必产生大大

小小的裂隙，在滑坡形成和发展中，使本来破碎的岩体更加破碎，有的滑坡是古

滑坡在工程条件下的复活，几次滑动后岩体的破碎情况更加严重，坡体上要产生

大小不等的无数条横纵向裂缝。使岩体的块度在3～15cm之间，岩块之间没有胶结

物，岩块的本身个体强度很高，在这种岩体中钻孔不是那么容易，钻孔时将会发

生卡钻和塌孔现象。如果岩块块度在10cm以下，且小于5cm的岩块占的比例在60～

70%以上时，采用通常的钻孔方法恐怕难于成孔，必须采用特殊的钻孔方法。

3.叠瓦状岩体

　　沉积岩或沉积变质岩，在强烈的地质构造过程中，可能形成褶皱，倒转褶

皱，甚至出现叠瓦状褶皱，致使地层次序紊乱。在地质构造过程中，把岩层揉搓

成很小的岩块，加之长期风化作用，岩体产生破碎，基本接近破碎结构，钻孔时

也有一定的困难，必须认真对待。

4.层状结构岩体

　　层状岩体结构种类也比较多，有的层状结构岩体各层的岩性相差不大，有的

岩层比较厚，有的岩层比较薄，有的岩层厚薄不均，还有的层状岩体是软硬岩石

互层的，地质构造不甚强烈的地层，岩层的规律性比较强，岩层倾角变化不大，

倾角偏缓；在地质构造比较强烈的地层，岩层倾角较陡，甚至可能出现反倾角现

象，如果产生滑坡，岩体要产生不同程度和规模的裂隙。在岩性相差不大的地层

中钻孔比较容易，岩性相差较大时，钻孔可能有两种情况：当钻孔与层面倾角较

大时，钻孔比较容易，反之较难，其原因是前者每段岩孔的岩性相差不大，后者

在同一段岩孔中岩性相差较大，特别是当岩孔中软岩偏多，硬岩少时，岩孔必然

向软的方向偏斜，使岩孔产生弯曲，增加了钻孔的阻力，如果弯曲段多了，就有

可能钻不成孔。

5.土夹岩结构

　　土夹岩结构不属于岩体结构的范畴，但在滑坡体中经常出现。土夹石结构是

在山上岩体不断崩塌和长期风化状态下，再经过雨水的冲刷搬运过程逐渐形成，

它完全覆盖在山体上。有的地区坡积层是冰川时期形成的，坡积物中有不同程度

的胶结，稳定性较好些，但在工程条件下可能产生滑坡。在土夹石地层中钻孔，

有的好成孔，有的不好成孔，成孔的条件主要取决于地层中块石的含量和块度大

小，及与土的粘结状态，水对钻孔的影响也很大。冰川期的坡积层中钻孔要好于

土夹石地层。上述两种坡积层，如果产生滑坡，必然在坡面上产生不同规模的横

向和纵向裂缝，致使坡体局部变得疏松，给钻孔造成困难。

二 岩性对钻孔的影响

　　岩性主要指岩石力学性质，力学性质又取决于岩石的具体结构和成份，在一

般情况下，坚硬而韧性好的岩石要比坚硬而脆弱的岩石难于钻孔，强度低的岩石

比强度高的岩石易于钻孔。岩石中的胶结物质对钻孔也有一定影响，铁质胶结的

岩石比钙质胶结的岩石钻孔难度大，硅质胶结的岩石比钙质胶结的岩石钻孔难度

大，总而言之，胶结物的强度越高，钻孔的难度越大，强度高的岩石比强度低的

岩石钻孔速度低，当然，这都是指比较完整的岩体。在相同岩性不同结构的岩体

中，其钻孔效果可能截然不同。反之，在相同或相似的岩体结构不同的岩性中钻

孔，其钻孔效果也不一样。相比而言，岩性对钻孔的影响远远小于岩体结构对钻

孔的影响。

三 钻具对钻孔的影响

1.钎头对钻孔速度的影响

　　影响钎头钻孔速度的因素：钎头上合金头的形状，合金分布，出渣槽的位置

及大小，其原则是，钎头上的合金形状要适于破碎岩石，使岩屑的细度满足排渣

要求，废压缩空气能将岩粉吹出孔外。合金头的分布要能使孔中的岩石都能破碎

成易于排除孔外的岩粉，在冲击过程中没有死角，保证将孔底的岩石全部破碎。

钎头上的排渣槽能保证冲击下来的岩粉能及时全部排到钎头后面，不在钎头前面

残留，以便钎头在每次冲击时都能破碎新鲜岩石，这种钎头的破碎速度快。

2.冲击器对钻孔速度的影响

　　冲击器是钻机破岩的执行机具，冲击频率和冲击功是直接影响凿岩的参数。

冲击频率要和钻机的回转速度相匹配，保证钻机在回转一周时，冲击次数要保证

能把孔底的岩石全部破碎，同时又不重复冲击一个部位。冲击功的大小要保证把

被冲击的岩石全部破碎成能排出的岩粉。冲击力大的冲击器比冲击力小的冲击器

破岩效果好，速度快。冲击器的外径要比钻孔直径小20mm左右，这样才能保证岩

粉（渣）顺利排出孔外，个别小碎石也能排出来，同时可减少冲击器和孔壁的摩

阻力。

3.回转速度对钻孔的影响

　　对于一台钻机而言，设计时扭矩是变化的，有的用变速档位控制，有的用进

气量控制，还有的用油压控制，但扭矩有个最大值和最小值，一般来讲，转速高

扭矩小，转速低扭矩大。在钻进过程中，钻机的转速要适当，要以钻机前的钎头

能正常破岩为原则，保证回转速度和冲击频率相匹配，使破碎的岩粉（渣）顺利

排出孔外。一般来讲，在钻孔过程中，转速居中为好，这样即能保证凿岩的速

度，又能在发生卡钻时变为低转速增大扭矩处理卡钻。如在高速转速下进行钻

孔，岩粉的粒度大，凿岩效果不好，不便于排渣，影响钻孔速度。在低转速下进

行钻孔，岩粉粒度较小，但钻进速度低，若发生卡钻现象，处理时则没有富余的

扭矩。所以扭矩适中是最好不过的。

4.钻机推力对钻孔的影响

　　每台钻机都有一定的推力和提拔力，在钻进过程中，钻杆上需要一定的推

力，以便保证钎头的破岩效果，推动力小了破岩速度慢，推动力大了作用在钎头

上的摩阻力大，易磨损钎头上的合金齿，破岩效果不好，同时还会影响排渣。当

发生卡钻时提拔钻杆时阻力大，不易提动钻杆，因此在钻进过程中，钻杆的推力

要保持适中，可以加快凿岩速度，同时在发生卡钻时易于处理。

5.钻杆对钻孔的影响

　　钻杆对钻孔的影响，往往被人们忽略，认为能钻孔就行，其实不然，钻杆质

量、钻杆类型对钻孔的影响相当大。目前市场上销售的钻杆，两端都有接头，且

都是焊接的，大部分没有经过退火处理，在钻进过程中，遇到卡钻时，很容易在

接头处断裂，致使冲击器掉入孔中。所以要求钻杆在任何情况下都不发生断裂和

滑丝现象。故钻杆要选用优质地质钢，管壁要适当加厚，母丝端要用墩粗加工，

却要淬火处理；公丝端加工后淬火，且螺接到钻杆上，焊接后要去除内应力。通

常情况下钻杆的刚度要满足钻孔的要求，岩孔深钻杆的直径要大，反之要小些。

在破碎岩层中钻孔，必定有岩块掉入孔中，最好用麻花钻杆，以便及时排出掉下

的岩块，减少卡钻现象。通常情况下，钻杆直径均在φ50～φ89之间。

四 动力源对钻孔的影响

　　我国目前生产的钻机大部分都是两种动力，推进和旋转采用电动或是电驱动

的液压系统，冲击凿岩则采用压缩空气，仅有少部分钻机（100B）是采用压缩空

气作为动力源。

1.电源

1.1电源的容量

　　电源的容量要满足作业钻机的需要，所以要根据作业钻机的数量计算出所需

要的电源容量，以便保证钻机的正常作业。

1.2电压

　　在施工时都是临时电源，有时距离很远，在选择线路时必须考虑线路的电压

降，使作业的电压降要在规范规定之内，否则会影响电机的输出功率，压降大时

电机将无法工作。

2.空压机

　　空压机的气量和气压必须满足所使用钻机的要求，气量多、气压大当然对钻

进有利，但浪费能源；气量少、气压低会影响冲击器的正常工作，对凿岩不利，

严重时无法进行凿岩。所以在选择空压机时，必须事先考虑好有几台钻机同时作

业，按冲击器或钻机说明书所提供的数据，计算出总的耗气量，选择能满足气压

和气量要求的空压机，如果施工时间比较长，最好能将同一型号的空压机并车，

组成压缩空气站，集中供气。

3.输气管

　　在条件允许时，输气管路要尽量短些，并减少弯头的数量，输气管要适当粗

一些，以便尽可能的减少气路内损。

五 钻具与钻孔方法

1.选择钻具的原则

　　钻具与钻孔方法的选择，取决于滑坡体的地质条件和钻孔深度。通常情况

下，岩石条件较好，结构简单，岩体比较完整时，采用光面钻杆；岩体结构比较

复杂，裂缝裂隙多，岩体比较破碎时，采用麻花钻杆；岩孔深度在25m以内时，选

用100D或100B型矿用潜孔钻机；岩孔深度在25m～35m左右时，选用30型液压钻

机；深度在35m～45m左右时选用50型钻机；当钻孔深度大于45m时，选用60型钻

机或80型钻机。深孔必须配大直径的钻杆，浅孔配小直径的钻杆，通常情况下，

100D、100B型钻机配50钻杆，30型钻机配65钻杆，50型以上的钻机配73或89钻

杆。

2.钻机操作原则

　　在钻进过程中，钻机的扭矩要适中，既不能过大，也不能过小，决不能在正

常钻进时采用最大扭矩，最大扭矩只能在处理卡钻时短时间采用；钻机的推力大

小也要适当，要根据岩石条件适当调整，在比较完整坚硬的岩石中钻进，钻机的

推力要适当大一些，软弱破碎岩石中钻进时，钻机的推力要适当小一些，总之，

钻机推力的大小以保证顺利钻进为原则，绝不能在正常钻进时施加最大推力，这

样才能保证在出现卡钻时，钻机有足够的提拔力；卡钻处理，当发生卡钻时，要

加大扭矩，使冲击器转动，然后再加大提拔力，使冲击器后退，加强排渣，经过

几次反复，钻机即可恢复正常作业。在处理卡钻时，绝对禁止反转，反转只能使

钻杆的某一节松动，冲击器是不会反转的，长时间的正反转只能磨损钻杆的丝

扣；卸钻杆，在提拉钻杆时，钻机要继续正转，不能停止转动，并要排渣，防止

出现卡钻现象。

3.钻孔方法

　　钻孔方法必须依据滑坡体岩层的实际情况来确定，而岩层的地质情况是千变

万化的，在同一坡体上，岩层的地质情况也不完全相同，有时相差非常悬殊，不

同的滑坡体岩层的情况就更不同了。所以在施工一个滑坡体时，都要正确的选择

钻孔方法，同时必须经过试验摸索，找出比较合适的钻孔方法，绝不能千篇一律

的用某一种方法。归纳起来有以下几种比较适用的钻孔方法。

3.1光面钻杆

　　光面钻杆钻进，一般适用于比较完整的岩石，钻孔中破碎带比较少，卡钻不

严重。当遇到个别卡钻，实在不能钻进时，可采用在破碎带处加压注浆，固结破

碎带孔壁周围的碎石，然后再钻孔。用光面钻杆阻力比较小，排渣容易，钻进速

度比较块，因此，在比较完整岩石中钻孔首先采用此种方法。

3.2麻花钻杆

　　如果岩体比较破碎，必须采用麻花钻杆钻孔，因为钻杆上有麻花叶片，可以

把小的岩块从孔中排出，减少卡钻现象，有利于钻进。麻花叶片的直径要合适，

一般叶片直径要比钻孔直径小30～40mm，螺距要适当大点，以100～120mm为宜。

在钻孔过程中，遇到严重卡钻而不能钻进时，也要采用注浆方法固结孔壁周围的

碎石，然后再继续钻孔，采用这种方法一般都能成孔。

3.3小孔径钻孔注浆法

　　在岩体比较破碎的地层中钻大直径岩孔易产生塌孔卡钻现象，可能致使钻孔

无法进行，如钻小直径岩孔有可能避免塌孔现象。所以可采用100D钻机，打φ100

岩孔，成孔后满孔加压注浆，使浆体渗入上孔壁8cm以上，把孔壁的碎石固结起

来，然后再打大孔径的岩孔。有条件时可进行试验摸索。

3.4跟管钻进

　　如果岩体极其破碎，采用麻花钻杆不能成孔，钻后很快就塌孔，根本来不及

注浆，对于这样的地层，必须采用跟管钻进，防止塌孔。跟管钻进最好采用光面

钻杆，这样有利于排渣。跟管钻进的摩阻力大，装卸套管时间长，作业效率低，

因套管是钢管加工的，车丝扣后，丝扣处的管壁厚薄不均，很容易发生断管现

象，使钻孔半途而废。所以这种钻孔方法一般不要采用，仅在确实没有办法的情

况下才使用，而在使用过程中，一旦通过这种地层，马上停止跟管，采用上述3.2

种方法继续钻孔。

4.注浆方法

4.1配合比

　　钻孔注浆可采用水泥砂浆，砂最好用细砂，配合比：水泥∶砂∶水＝１∶１

∶0.6，同时在砂浆中要掺水玻璃，水玻璃的掺量要经过试验确定，一般使操作时

间在40min以上，达到能再钻进的强度时间最好在3～４小时以内。水玻璃要事先掺

入水中，搅拌均匀，形成水玻璃溶液待用，这样能保证砂浆的同时固化，有利于

注浆，防止发生不均匀固化现象。

4.2注浆方法

　　采用φ25（内径）的白色塑料管作注浆管。在管的前端（30～40cm）开一出浆

口，然后套上止浆布袋，出浆口要在止浆袋内，止浆袋的两端要用扎丝绑牢固。

注浆袋前端用胶带纸或电工胶布封住。做好之后，把注浆管送到注浆处，止浆袋

要在注浆处的后面一点。

　　注浆时，浆液首先从止浆袋内的出浆口流出，并逐渐充满止浆袋，注浆压力

稍有上升，此时应停止注浆稳压，稳压时间不少于10min，让孔壁把砂浆中的水吸

出，使止浆袋内的砂浆变干硬，这时止浆袋才能起到止浆作用。然后再继续注

浆，使砂浆冲破注浆管前端的封口胶布，进入到注浆段，当该段注满时，注浆压

力升高，在稳压一定时间后，继续注浆，让水泥浆液渗透到岩孔壁的裂隙中，把

孔壁碎石固结起来，然后拔出注浆管。

　　本文是笔者根据几个工地的钻孔实践而写的，有一定的现实意义和使用价

值。但事物都是发展变化的，必须根据地质情况来确定究竟采用那种方法钻孔。

特别是注浆的问题，值得深入研究，找出最佳的注浆方法和注浆材料，以便增强

注浆效果，加快固化时间，提高钻孔速度，因笔者的知识水平和实践经验所限，

文中可能有不当之处，恳望指正。