主要完成单位：中国水利水电第十一工程局有限公司基础处理工程分局

    主要完成人：刘常新、张 华、李长华

    1.该成果的立项背景

    官地水电站竹子坝施工场地加固工程位于大坝右岸与竹子坝料场之间，引水洞进水口附近。该场地建设高线砼拌和系统和竹子坝人工骨料加工系统。场地大部分覆盖层主要是冲洪坡积堆积块碎石土、含碎石粉质粘土和湖相沉积的含碎卵石及粘土，厚度较大普遍大于100m，存在不均匀（变形）沉降。地下水埋藏较浅，直接受地表水影响。粉质粘土下存在大量承压水。在初勘阶段曾发现多孔出现有压涌水现象，水量达到44L/min,压力达到0.25Mpa,并发生数次塌孔现象。

    由于建设两大系统，不可避免进行场地平整和开挖，随着前缘的破坏和场地上高线拌和系统建筑物建成以及人工骨料加工系统各料场砂石骨料的堆载，荷载发生重大变化，竹子坝施工场地产生了滑动和变形，尤其是前缘侧边坡以及前缘的平台边坡稳定性很差，相继出现溜滑和变形。为了对边坡加固处理，在施工区边坡主溜滑和变形方向主要设置预应力锚索支护方案。

    常规预应力锚索主要运用在岩质边坡、地下洞室围岩加固、坝工基础处理加固和混凝土结构中。岩质边坡、地下洞室围岩加固和坝工基础处理加固项目采用钻孔法成孔，混凝土结构采用埋管法成孔。

    竹子坝施工场地加固工程正边坡105m、110m锚索属于无粘结预应力锚索，采用钻孔法成孔。锚索钻孔要穿越超过100m厚的覆盖堆积层边坡，在国内锚索施工项目中尚属首次。在厚度较浅覆盖堆积层内锚索钻孔施工，主要采用常规工艺“直锤钻孔结合固壁灌浆”和“单级套管跟进钻孔”，但是前期施工中常规锚索钻孔工艺在官地水电站竹子坝施工场地的应用很不理想，单孔预应力锚索钻孔周期长、成孔率低、孔内事故频发，且钻具非正常损耗大。

    如何快速高效的在超过100m厚的覆盖堆积层边坡内钻成锚索孔，成为制约竹子坝施工场地加固工程正边坡105m、110m预应力锚索施工进度的最大难题。中国水利水电第十一工程局有限公司基础处理工程分局在施工中，将在超过100m厚的覆盖堆积层边坡钻孔工艺作为一项新的技术问题进行讨论、研究，在常规锚索钻孔工艺的基础上提出并成功应用了新的钻孔工艺“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”。

    2.该成果的科学创新点及科学成就

    2.1 创新点

    2.1.1采用“2级套管跟进”钻孔工艺；

    2.1.2采用“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺。

    2.2 科学成就 覆盖堆积层密度低处于松散状态，进行锚索钻孔最适用的工艺是“套管跟进钻孔”。锚杆钻机采用顶冲击（钻头冲击）方式进行钻进，管靴和套管同步跟进时，钻头主要对管靴做功，长时间跟管钻进后管靴和第一节套管达到材料疲劳极限，出现管靴与第一节套管连接处断裂或第一节套管与第二节套管连接处断裂造成孔内事故，断裂的钻具不能从孔内取出导致该锚索孔报废、钻具及配套管靴和套管非正常损耗。经过研究发现在覆盖堆积层内跟管钻孔，孔深进尺至55m左右时管靴和第一节套管达到材料疲劳极限，因此在“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺在管靴和套管达到材料疲劳极限之前进行更换，保证了成孔率达到100%，缩短了钻孔周期，降低孔内事故，减少材料的非正常损耗。

    3.该项目的完成对于行业的重大贡献

    该研究成果，已成功运用用于四川省雅砻江官地水电站竹子坝施工场地加固工程，具有单孔锚索成孔周期短，5—7d可完成孔深110m钻孔任务；成孔率高，达到100%；孔内事故率低；钻具损耗少；覆盖堆积层内钻孔深度长，已超过100m；使用常规预应力锚索钻孔设备，无需配备特种机械；较常规钻孔工艺节约成本，节约投资等特点。经相关同类技术查新，目前国内最大覆盖堆积层内预应力锚索跟管钻进厚度在50—63m之间，尚无在超过100m厚边坡施工预应力锚索成功案例，填补了国内该施工领域的空白，为类似项目的技术发展提供了新的借鉴。

    4.该项目的完成所带来的社会意义

    4.1 直接经济效益和社会效益

    直接经济效益：

    官地水电站竹子坝施工场地加固工程，100m厚覆盖堆积层内锚索钻孔，采用“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺后，减少了周转材料和消耗材料的非正常损耗。

    施工前期单孔锚索钻孔废孔进尺90m左右，损耗达到钻头3个、钻杆21m、管靴5个、套管15m。采取“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺后，单孔损耗降至钻头0.2个、管靴1个。单孔锚索钻孔降低损耗5.863万元，在100m厚覆盖堆积层内进行105和110m钻孔中实际降低损耗600万元。

    4.2 社会意义

    《官地水电站超过100m厚覆盖堆积层预应力锚索套管跟进钻孔施工技术研究与应用》成果中所采用的新套管跟进钻孔施工理念、技术、工艺和管理等科技成果，具有创造性和先进性。

    具有以下几大优点：⑴钻机、配套钻具、套管、管靴等均为现有设备，无需另行采购特种设备。⑵施工工艺操作简单，便于掌握。⑶覆盖堆积层内钻孔成孔周期短。⑷成孔率高，达到100%。⑸孔内事故少，基本不发生。⑹配件损耗少，钻孔成本低。经相关同类技术查新，目前国内最大覆盖堆积层内预应力锚索跟管钻进厚度在50—63m之间，尚无在超过100m厚边坡施工预应力锚索成功案例，填补了国内该施工领域的空白，为类似项目的技术发展提供了新的借鉴。

    ■项目主要完成人简介

    刘常新  男，生于1966年9月，毕业于三峡大学，水利水电工程专业，现任中国水电十一局基础分局局长，高级工程师。从事水利水电工程23年。主持石漫滩水库大坝基础处理项目、湖北王甫洲泄水闸基础处理项目、山西引黄南干一级泵站基础处理项目、云南省崖羊山水电站基础处理及边坡支护、云南省大盈江三级水电站基础处理、贵州董箐水电站高压旋喷防渗墙、贵州光照水电站厂房钻孔与灌浆、四川锦屏导流洞钻孔与灌浆、瀑布沟放空洞钻孔与灌浆工程、深溪沟导流洞钻孔与灌浆工程、双江口导流洞钻孔与灌电站项目以及后期四川雅砻江官地水电站竹子坝施工场地加固工程的施工管理及技术管理。发表各种学术论文8篇。获多项荣誉称号。

    在该项目中的创造性贡献：作为中国水利水电第十一工程局有限公司基础处理工程分局局长，为《官地水电站超过100m厚覆盖堆积层预应力锚索套管跟进钻孔施工技术研究与应用》科技项目总负责人，对“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺、施工方案、相关施工工艺、设备选型、组织管理等进行了系统的研究，亲自指导“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺的生产性试验。

    张华  男，生于1972年7月，本科，高级工程师，现任中国水利水电第十一工程局有限公司基础处理工程分局总工程师。从事水利水电工程施工管理19年，参与和主持了石漫滩水库大坝基础处理项目、湖北王甫洲泄水闸基础处理项目、小浪底进口洞群基础处理项目、贵州引子渡水电站基础处理项目、蒙古国泰西尔水电站基础处理项目，山东日东高速公路高边坡锚索支护工程、山西后河水库边坡锚索支护工程，后期四川雅砻江官地水电站竹子坝施工场地加固工程的施工管理及技术管理、新疆冲乎尔和吉勒布拉克水电站基础处理等工程。发表学术论文十余篇。

    在该项目中的创造性贡献：作为项目主要负责人，对官地水电站竹子坝施工场地加固工程预应力锚索“2级套管跟进”和“单级套管反复多次跟进”钻孔工艺施工方案和工艺进行研究，并策划、组织实施。

    李长华  男，1981年8月生于湖北宜昌，本科，工程师，现任中国水利水电第十一工程局有限公司基础处理工程分局云南项目部项目总工。编写的《覆盖堆积层中超100m深孔预应力锚索套管跟进钻孔施工技术》获中国水利水电第十一工程局有限公司“2009年度科技进步一等奖”。先后荣获水电十一局授予的“2008年度和2011优秀科技工作者”称号；水电十一局授予的“2009年度优秀项目总工程师”称号；河南省水力发电工程学会颁发的“2013年中原水力发电科学技术二等奖”。曾在重庆市黔江区小南海水库、湖北武汉谌家矶堤防整险加固工程、武穴黄广大堤整险加固工程、云南崖羊山、勐野江、戈兰滩、小中甸、梨园、四川雅砻江锦屏一级、官地、古学等工程项目从事过施工技术、施工质量、施工组织管理及技术咨询等工作。

    在该项目中的创造性贡献：作为具体技术、质量总负责人，策划、主持编制完成了《官地水电站竹子坝施工场地加固工程超过100m厚覆盖堆积层预应力锚索套管跟进钻孔施工技术措施》《官地水电站竹子坝施工场地加固工程超过100m厚覆盖堆积层预应力锚索套管跟进钻孔施工技术、质量管理办法》等技术、管理文件，通过前期施工取得的大量数据研究判断出管靴和套管在覆盖堆积层内跟进的极限深度，精确判定了套管和管靴更换的钻孔深度。总结出了一套在超厚覆盖堆积层地质情况下，使用现有套管跟进钻孔设备行之有效的施工工艺，大大提高了现有钻孔机械设备适用范围，降低了施工成本、节约了投资，也简化了施工工艺，缩短了施工工期，为今后同类型工程的施工奠定了一定基础。