超前钻孔参数及钻孔布置技术的应用
浅谈岩溶地区大直径桩超前钻勘察合理布孔的重要性
浅谈岩溶地区大直径桩超前钻勘察合理布孔的重要性摘要：通过某项目会所工程实例,并结合相关规范,分析岩溶发育地区超前钻施工勘察合理布孔以及布孔数量控制对确定桩型、桩端持力层、承载力、入岩判断、溶洞处理、成孔工艺及确保工程质量等方面的重要性。
关键词：岩溶地区；超前钻；溶洞；桩基施工引言随着我国经济的快速发展，建筑桩基工程技术越来越成熟，承受荷载较大的工程都采用钻（冲）孔或人工挖孔灌注桩，以中、微风化岩作为桩端持力层；在碳酸盐岩分布地区，桩基施工过程中常遇见溶洞、孤石、斜岩、破碎带等不良地质情况，故在桩基施工前必须进行超前钻勘察。
超前钻，是施工勘察阶段的一部分，是详勘阶段的补充和延伸，是为查明桩端持力层下不小于3d（d为桩径）且不小于5米范围内有无溶洞、破碎带、软弱夹层等不良地质条件。
实践中，部分业主有这样的观点：认为项目已经做了详细勘察，没必要再做超前钻，或者为了节约成本无论大小桩均布一桩一孔，甚至一个承台只钻一孔；其实这是对岩土工程分级勘察的认识不足。
那么超前钻应该怎样布孔才算合理呢？以下通过某项目会所工程实例,并结合相关规范,分析岩溶发育地区超前钻施工勘察合理布孔以及布孔数量的重要性。
一、工程概况某地区项目会所工程，结构三层+吊一层临湖，基础采用一柱一桩独立形式，基桩设计为人工挖孔桩，总桩数68根，桩径1000~1400mm，桩身混凝土强度为C30，单桩最大竖向抗压极限承载力7000kN，持力层为中风化凝灰岩，设计要求桩端入岩深度不小于500mm。
二、地质情况根据勘察报告及超前钻资料显示，地层结构如下：7～10m厚覆盖土层（土含圆砾），极限侧阻力标准值qsik取60kpa；强风化凝灰岩为0.5~1m，极限侧阻力标准值qsik 取120kpa；以下为中风化凝灰岩极限侧阻力标准值qsik取130kpa；超前钻孔布置为一桩一孔，超前钻揭露中风化岩层深度满足勘察规范要求，地勘资料显示只发现土洞、未发现溶洞。
工作面超前钻探措施方案
工作面超前钻探措施方案一、超前钻探措施：（1）工作面掘进过程中，严格执行“有掘必探，先探后掘”的原则，利用钻探（采用ZDY650型液压钻机）探查，做好矿井日常防治水工作。
（2）超前探测以钻探为主的方法，钻探超前距取60米，掘进过程中必须保留30米安全距离。
按照《煤矿防治水规定》超前距a取值如下：超前距α可由下式计算“α=0.5AL√￣391kp≥30式中α——超前距米：A——安全系数（一般取2——5）L——巷道的跨度（宽或高取其大者），mP——水头压力，Mpa:Kp——煤的抗张强度，Mpa令：A=2，L=5，P=0.8，Kp=0.187 计算得：α=18m，取30m （3）钻孔布设：工作面正前方布设一个钻孔，钻孔方位55°倾角+2°，孔深60米，孔径43mm，若60m为全煤孔且物探前方无异常体时，可向前掘进30米，保留30米的超前距；若60米范围内出现有怀疑的区域，且物探前方有异常体时，先根据第一个钻孔判断该异常体为断层还是陷落柱，若异常体为断层时，在巷道前方的底板方向布置2个钻孔，以探清该断层的导水性，若异常为陷落柱时，可在巷道前方正对陷落柱沿煤层扇形布置3个钻孔，顶板布置2个钻孔，若为其他异常体时，可根据具体情况加密钻孔，发现钻进过程中的钻孔内有水涌出时，必须加密钻探，严格按照防治水规定执行。
以上异常体均以探清为目的，钻孔在巷道前方的水平面和竖直面呈扇形布置，异常体未探清之前，不得进行任何采掘活动。
钻孔布置参数如下：钻孔设计参数表（4）孔口管的安装：1、钻孔开始5米孔口直径为113mm，下入3寸孔口管，固定后改为43mm孔钻进。
2、先将孔口管放入孔内，在孔口处用水泥将孔口管固定住，水泥里预埋用以注浆时排除孔内空气的出气小管，然后从孔口管向孔内注入水泥砂浆，直到孔壁与孔口管之间充满水泥砂浆，待水泥砂浆凝固2小时后，扫孔到底。
二、安全技术措施1、超前钻探工作由钻探队完成，由安全员负责监督落实，地质科负责监检查。
大管棚超前支护技术
1.1.1大管棚超前支护技术为了保证暗挖段扣拱施工安全，在扣拱施工前须施工Φ108mm t=5mm 的大管棚。
从明挖段东端和暗挖段临时施工竖井横通道上导洞东、西两端对打，交叉长度不小于4m；从新增施工竖井横通道上导洞分别向东、西两端打设。
超前大管棚采用Φ108热轧无缝钢管，壁厚5mm，环向间距300mm，设于拱部，沿开挖轮廓外布置，管口中心至开挖轮廓线距离300mm，为了防止大管棚侵入导洞开挖轮廓线内，外插角为1°。
管节之间采用焊接连接。
为避免钢管进入空洞时泥土堵塞，须将钢管的一端做成尖形，在距管头1米处开始钻直径为φ10mm的小孔，间距200mm，呈梅花状布置。
管内注水泥浆，以增加管棚刚度，并注浆加固地层。
详见图错误!文档中没有指定样式的文字。
-34 扣拱大管棚布置图钻机采用YG-100型全液压驱动动力头式工程钻机。
钻机结构为分体式，可拆性好，搬迁、安装迅速方便。
钻机主要技术参数：钻孔深度60~120m；钻孔直径Φ110~Φ250mm；钻孔倾角0~180°；动力头最大扭矩6000Nm。
由于在竖井横通道内作业空间有限，Φ108热轧无缝钢管单根长度为1.5~2m；明挖结构东段空间较大，Φ108热轧无缝钢管单根长度为4~6m。
图错误!文档中没有指定样式的文字。
-34 扣拱大管棚布置图1、钻孔⑴沿预作大管棚的导洞开挖轮廓线标出大管棚布设范围（孔位），预先用风镐凿出导向孔位，确保钻具入土点准确。
移动钻机至钻孔部位，调整钻机高度，将钻具放入导向孔中，使导向孔、钻机立轴和钻杆在一条直线上，并用仪器量测这一条直线的角度。
可使用经纬仪标定角度及方位。
外插角度取1~2°。
在确认钻孔方向和角度满足设计要求后方可开钻。
钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位。
每钻进5~10m要用仪器复核钻孔的角度是否有变化，以确保钻孔方向。
⑵钻孔前先检查钻机机械状况是否正常；当钻至砂层易塌孔时，应加泥浆护壁方可继续钻进。
旋挖桩施工超前钻方案确定版
深圳清润钰城项目旋挖钻孔桩超前钻施工方案1、工程简介及超前钻的目的：深圳清润钰城项目拟建场地位于深圳市罗湖区金湖路武警医院旁边。
拟建构筑物为10栋高层住宅楼及3层地下室，住宅楼1至10栋均为46层，框支剪力墙结构。
室内土标高为，地下室埋深约12m，地下室底板面标高为米。
基础形式为筏板+独立承台基础，本工程基础形式采用旋挖桩，桩径为1 米、米、米三种，最小桩长三6m,桩端持力层为4-3中风化砂岩层，桩端进入中风化砂岩为6m。
桩混凝土强度等级为C35,承台混凝土强度等级为C30。
根据《深圳清润在城项目详细勘察报告》，结合基础桩基布置图，进行分析得知：该项目基础桩端持力层为4-3中风化砂岩层，米的中风化岩层起伏较大，弥补地勘报告上桩孔点较少，以及位置没有和桩基位置对应的缺陷。
另一方面需要根据超前钻施工确认相应桩位的地质情况，和地勘报告做深度比较来指导旋挖桩施工，以确定桩底标高、保证桩长及入岩情况，进一步为了查明基桩持力层的埋深及持力层下有无软弱夹层、空洞、破碎带等不良地质作用而进行的勘探钻孔勘察是本项目进行超前钻的目的所在。
以便给该工程带来施工质量保证、施工进度加快和节约投资等诸多好处。
2、、超前钻探执行标准1）执行现行国家（或行业或地方）适用的标准（规范、规程等），使用国家法定计量单位，使用规范的名词、术语。
2）本次超前钻探主要执行下列国家和行业标准：•国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001） 2009年修订版；•国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)•广东省标准《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003)；•国家行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)；•《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106-2003)•中国工程标准化协会《岩土工程超前钻探报告编制标准》(CSCS99：98)；•建设部《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》(2010年版)。
超前钻规范
钻孔布置示例
钻孔布置的原则： 根据地质勘察资料 和施工要求，确定 钻孔的间距、深度 和钻孔数量。
钻孔布置的方法： 采用网格布置法， 将场地划分为若干 个网格，每个网格 内布置一定数量的 钻孔。
钻孔布置的优化： 根据实际需要，对 钻孔布置进行优化 ，以提高勘探精度 和效率。
钻孔布置的注意事 项：确保钻孔的位 置和深度符合设计 要求，避免出现遗 漏或重复的情况。
勘探方法：说明超前钻所采用的勘探方法和 技术手段
勘探成果：详细描述超前钻的勘探结果，包 括地层岩性、地下水状况、工程地质条件等
结论与建议：根据勘探结果，提出结论和建 议，为工程设计和施工提供依据
成果报告编写示例
报告封面： 包括项目名 称、报告名 称、编制单
位等信息
目录：列出 报告的各章 节和主要内
地质条件：根据地层岩性、地质构造等因素选择合适的钻探方法。 钻探目的：根据钻探目的选择相应的钻探方法和钻具。 钻探设备：根据钻探设备的能力和性能选择合适的钻探方法。 钻探人员技能：根据钻探人员的技能和经验选择合适的钻探方法。
钻探方法实施步骤
确定钻孔位置 和钻孔深度
钻进，记录钻 进参数
安装钻机，调 整钻具角度
汐云学院
超前钻规范
单击添加副标题
汇报人：韵
目录
01
超前钻的目的和意义
02
03
超前钻的钻孔布置
04
05
超前钻的资料整理与分析
06
超前钻的钻探方法 超前钻的钻探要求 超前钻的成果报告编写
01
超前钻的目的和意义
目的和意义
目的：确定地质情况，为设计提供依据 意义：预防地质灾害，保障施工安全
适用范围
钻探人员要求
超前钻计算规则
超前钻计算规则
1.地质建模：根据已有的地质信息和地质勘探资料，对钻探
区域进行地质建模。
通过建立地质模型，可以对井眼轨迹和地
层变化进行预测和分析。
2.钻头力学建模：根据钻探现场的实际情况和地质参数，建
立钻头力学模型。
通过模拟和计算，可以预测钻头的受力情况，包括扭矩、推力和侧向力等。
3.实时数据采集与监测：在钻井过程中，通过钻井工具和传
感器实时采集井下的测量数据，包括钻头位置、地层参数、钻
井参数等。
这些数据是超前钻计算的基础，通过对数据的分析
和处理，可以实时了解井下的情况。
4.超前钻计算与预测：利用地质建模和钻头力学模型，结合
实时采集的数据，进行超前钻计算与预测。
根据井下的实际情况，预测钻头的位置和轨迹，并预测地层的性质和变化趋势。
5.钻井参数调整与控制：根据超前钻计算的结果，对钻井参
数进行调整和控制，以实现钻头沿着预定的目标路径钻进。
包
括调整扭矩、推力、钻头转速和钻进方向等参数。
人工打排放钻孔安全技术措施
25091运输巷人工打排放钻孔安全技术措施为加强局部综合防突措施，由我区在25091运输巷进行人工打超前瓦斯排放钻孔，为保证施工期间安全，特制定人工打超前瓦斯排放钻孔安全技术措施如下：一、工钢支护断面排放钻孔布置示意图：（单位mm)二、钻孔类型及设计参数：孔号12345678910111213141516171819202122232425272829303132333435363738394041421.750.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.80.80.80.80.80.80.80.80.826°21°17°12°8°4°0°4°8°12°17°21°26°32°944344451.501.251.000.750.500.2500.251.75 1.751.751.50 1.501.251.50 1.251.001.25 1.000.751.000.750.500.750.250.500.250.5000.4孔口位置 距中线钻孔方向 水平角倾 角钻孔长度 距顶板 （m）孔径 （mm） （m）孔号 1.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.201.751.501.251.751.501.251.000.750.751.000.500.500.250.25孔口位置 距中线钻孔方向 水平角倾 角钻孔长度 距顶板 （m）孔径 （mm） （m）0.80.80.80.80.80.81.232°26°21°17°12°8°4°0°4°32°8°12°17°21°26°32°26°21°17°12°8°4°0°4°8°12°17°21°26°32°32°26-5.3°-4.5°0°0°-3.6°-2.9°-2.2°-1.4°-0.9°-1.4°0.9°1.4°2.2°2.9°3.6°4.5°5.3°5.3°4.5°3.6°2.9°2.2°1.4°0.9°-0.9°-2.2°-2.9°-3.6°-4.5°-5.3°-22°-26.5°-25.7°-25°-24.3°-23.6°-23°-22.5°-21.5°-20.8°-20.3°-19.8°-19.4°-18.1°-17°10.713.212.912.512.312.1121210.613.212.912.512.312.112121210.713.212.912.512.312.1121210.613.212.912.512.312.11210.613.212.912.512.312.11210.713.212.912.512.312.19494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494949494说明：1、每掘进循环必须保留不少于5m的排放孔措施孔超前距和2m 的效果检验超前距。
综采工作面超前施工钻孔及深孔预裂爆破技术的研究与应用
综采工作面超前施工钻孔及深孔预裂爆破技术的研究与应用摘要：深孔爆破是指钻孔直径大于75mm、孔深大于5m的炮孔爆破技术。
深孔爆破具有单位钻孔量小和炸药单位消耗量低、生产效率高和便于采用综合机械化施工进行爆破、挖装、运输作业等优点，广泛应用于露天和采矿工程、隧道掘进工程。
深孔爆破可与预裂爆破、光面爆破和毫秒爆破等技术相结合，以获得开挖面平整、围岩稳定、提高工程施工质量的效果。
关键词：综采工作面；超前施工；钻孔；深孔预裂爆破技术一、设计原因综采工作面推采期间，需过f5、 H=9m的正断层，为确保生产期间正常推采需超前施工钻孔进行超前深孔预裂爆破。
二、施工方案：1、采用ZLJ1900型、300型煤矿用坑道钻机、Φ63mm钻杆、Φ94mm钻头施工。
2、上平巷H2点东5m处与下帮夹角45°，仰角3°，沿工作面倾向及走向推进方向超前施工钻孔。
钻孔按照三花眼布置，1号钻孔距底板0.5m，距顶板1.8m；2号钻孔距顶板0.8m以内，距底板1.5m；1号钻孔与2号钻孔水平间距1.2m，1号钻孔与3号钻孔按2.4m间距布置，依次类推布置。
上平巷布置钻孔41个，1号钻孔设计70m，其他钻孔设计90m，施工长度合计3670m。
3、1个炮孔为一组，三级煤矿许用瓦斯抽采水胶药柱，正向装药，每孔内装两发同段雷管正向起爆。
孔口采用囊袋封堵，孔内注浆封孔。
4、因9m断层向工作面延展情况不明确，需在H2点以东5m打验证孔进行验证。
当1#钻孔钻进60m以上不见断层，继续施工至90m后再施工2#钻孔；2#孔位置在H2点以东6m。
如果2#孔施工20m以下见断层则接着施工3#孔，3#孔位置在H2点以东4m。
当探明断层位置后，修改本措施中相关内容。
验证孔与巷道夹角40°±2°，仰角3°进行施工。
三、深孔预裂装药措施：1、探孔：一般采用1个炮孔为一组，钻孔以后，采用探孔器和定位器确定炮孔的角度和炮孔的深度，探孔器的直径为Φ63mm，确定炮孔的深度，进而确定炸药的用量，防止因炮孔塌孔造成装药量过多或者封堵较少，对于浅眼（＜20m）建议封堵8m，深孔（＞40m）建议封堵12m。
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超前钻孔参数及钻孔布置技术的应用
一、应用区概况
平煤（集团）公司八矿已15-14081采面位于矿井西冀已四采区首采工作面，风巷按已15煤顶板施工，总工程量1353m,，巷道方位301°。
该采面上覆戊9～10煤层，间距：160m，已开采；下覆16～17煤层，间距6m，尚未开采。
已15煤层为突出煤层。
已15-14081风巷煤层走向120°，倾向30°，倾角24°～346°，煤层顶板为沙质岩，底版为泥岩或沙质泥无大的断层出现。
煤厚3.2～3.5m左右，夹矸厚度较小，上下分层为Ⅰ～Ⅱ类结构煤，煤的坚固性系数在0.3左右；中部为软分层。
煤层结构破坏类型为Ⅲ～Ⅳ类，坚固性系数在0.3以下。
软分层厚度变化较大,一般有2m左右,在局部构造破坏区域达3m以上。
该巷道标高-375m,垂深477m,瓦斯含量15.7m3/t。
2台2.8KW局部通风机，工作面风量在420m3/min，瓦斯浓度在0.5%左右。
实验前，该风巷于1996年4月3日发生了最大一次袭击，突出煤量4781，瓦斯涌出量40217m3。
掘进工作面主要采用超前钻孔排放瓦斯的防突技术措施，一般情况下打两排直径89mm、深10m的排放钻孔，每排5个孔.采用20KW岩石电钻施工，该电钻的额定功率为20KW，主轴转速为348r/min。
由于推进速度漫和无专门处理卡钻办法，打一个循环钻孔需要三个班的时间，掘进速度很慢，有时月进尺仅10m 左右。
二、现场应用
超前钻孔措施是向工作面方向打一定数量和深度的钻孔，使在钻孔控制范围煤体的瓦斯得到释放，应力得到缓解，从前达到消除危险的目的。
因此，超前钻孔主要参数有钻孔直径、钻孔深度和钻孔控制范围。
已15煤层软分层的主要特点是媒质酥松，易垮，在破坏时扩容量大且扩容迅速，易卡钻，钻孔穿过应力异常区时更是如此，但已15-14081风巷瓦斯压力不大，喷孔现象不很严重。
因此，综合考虑钻孔排放瓦斯有效范围和钻孔时不发生严重喷孔等因素，超前钻孔直径为98mm，同时，八矿10年来防治突出实践
经验表明，该直径是合适的。
钻孔深度一般要求穿过应力集中带，同时要考虑掘进的正规循环作业进尺、5m措施超前距、措施效果检验孔等因素。
掘进队一般情况下每班可掘进2.5m左右，两班可掘进5m，效果检验孔深度为7m。
这样，措施孔深为10m时，既能满足正规循环作业需要（每次循环用二个班掘进），又能满足措施效果检验孔深等要求（每次按效果检验一次，掘5m留2m安全煤柱）。
因此，综合考虑已15-14081风巷等实际情况，措施孔深定为10m。
根据实际测定，直径89m的排放钻孔在平行层理方向的有效排放半径为0.9m，垂直层理方向的有效排放半径按0.6m考虑。
经近几年的实践，该参数是比较合理的。
由于八矿突出绝大多数为小型突出，最大突出煤量也未超过500t，而且突出孔洞一般分布在工作面前方，因此，措施孔制巷道两帮外2～3m。
根据以上参数和软分层厚度等，在一般情况下，布置2个钻孔，每排5个，如图1所示。
遇构造或煤层厚度变化时，钻孔布置应根据具体情况而定。