巖溶疏干區(qū)地埋管施工潛孔錘鉆進(jìn)簡便防塵裝置研制

趙華宣，陳 浩，賈玉川，曾遠(yuǎn)明

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

1 概述

貴州省淺層地?zé)崮苜Y源賦存量和開發(fā)潛力巨大[1-3]，其開發(fā)利用對推動貴州省生態(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時或除塵不及時、不徹底等問題，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便防塵裝置以有效解決地埋管快速施工和粉塵污染問題。

2 項目引出問題

2.1 項目概況

貴州仁懷婦幼保健院淺層地溫中央空調(diào)項目為在建項目，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，在建筑物周邊場地布置地埋管系統(tǒng)：設(shè)計鉆孔690個（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個月（含地表水平管鋪設(shè)），工期緊，場內(nèi)房建方正在施工、交叉作業(yè)面多，地埋管施工只能“見縫插針”，要求地埋管成孔施工“短、快”推進(jìn)。

2.2 水文地質(zhì)條件對鉆探工藝制約

場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子準(zhǔn)地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳崗北北東向構(gòu)造變形區(qū)，施工區(qū)為新建開挖回填平整場地，表層0.5～4.0m松散、無結(jié)構(gòu)回填及開挖破碎層，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)無水位、巖屑不能排出，鉆深5.0m時孔內(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)計孔徑大于130mm和淺表松散開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（個人）名譽形象、甚至法律事件發(fā)生。目前常用的防塵裝置（設(shè)施）存在裝拆繁瑣費時或除塵不及時、不徹底等問題，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”簡便防塵裝置：外管作?194mm×6mm普管、長度300mm，內(nèi)濾管用?168mm×6mm普管、長度150mm（梅花型布置?3mm通水孔128個、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 簡便防塵裝置示意圖

圖2 簡便防塵裝置照片

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即可。

圖3 簡便防塵裝置除塵效果

（1）簡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)無粉塵飛揚、孔口5m內(nèi)無可視粉塵，實施653個地埋管鉆孔（總延米81182m），最多時7臺鉆機(jī)同時施工、場外均無可視粉塵，施工2.5個月期間無粉塵污染投訴事件。

5 結(jié)論與建議

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

（2）本簡便防塵裝置材料來源廣泛、投入少、加工方便，可根據(jù)各施工管徑現(xiàn)場加工，適用性強(qiáng)，有較好推廣價值。

（3）本簡便防塵裝置，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）本簡便防塵裝置通過注水除防塵，需有水源，使用時應(yīng)檢查和觀測水源（水路）供水狀況。