卵石層降水井施工鉆機選擇及漏漿處理

何普照 劉偉

摘要：在卵石層成井施工時容易出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，嚴重時會導致各種質量與安全事故。本文通過工程實例，重點介紹在粉細砂層及卵石層二元結構中降水井施工時，在卵石層施工時合適的鉆機選擇以及急性漏漿處理具體方法，為類似工程施工提供經(jīng)驗參考。

關鍵詞：卵石層 降水井 漏漿 鉆機選擇

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1、工程概況

擬建南水北調湖北興隆樞紐電站廠房位于湖北省潛江市高石碑鎮(zhèn)興隆村漢江右岸漫灘與河槽的交接部位，其中河槽段河床高程約27.97～29.53m，高漫灘地面高程約37.90m左右；電站廠房建基面高程10.20m，持力層為全新統(tǒng)下段粉細砂層，其下為厚約31.7m的砂礫(卵)石層，下伏基巖為砂質粘土巖，埋深達53.7m，頂板高程-25.7m。

降水井的施工面高程28m左右，開挖基坑為兩個，其面積分別為4.4萬平米和5.3萬平米，兩個基坑被面積44萬平米的連續(xù)墻止水帷幕包圍。擬采用53口,直徑600mm,深48m-52.5m降水井進行降水。

2、工程地質條件

降水井施工面以下地層為二元結構，具體為：

1、粉細砂層：高程28m～5m，厚度23m左右。

2、砂礫石（卵石）層：高程5m～－25m，厚度31m左右，礫石直徑2mm～20mm，礫石含量30％。

3、基巖，為砂質粘土巖。

場地地下水位不詳，估計為25m左右，由于下部砂礫石（卵石）滲透性比上部粉細砂的滲透性大許多倍，所以砂礫石（卵石）的水具有承壓性，表現(xiàn)為承壓水。電廠的建基面的高程10.20m，承壓水的水位降深估計為16m左右，砂礫石（卵石）的滲透系數(shù)估計在30～60m/d，基坑涌水量將很大。但是考慮到圍護結構止水幕墻的作用，所以計算基坑涌水量要靠試驗確定。

3、施工難點

為砂礫石（卵石）地層的成孔問題，因為巨厚的砂礫石（卵石）層，沒有粘性土造漿地層，表現(xiàn)為漏漿造成的坍塌和卵礫石沉淀。

4、施工工藝及鉆機的選擇

為保證成井質量，針對該地層，選用了以下二種施工工藝：

（1）正循環(huán)成井工藝，泥漿護壁，鉆機選用80-ZJ130型高效輕型水井鉆機、SR100旋挖鉆機

（2）反循環(huán)成井工藝，泥漿護壁，鉆機選用GF200型車載反循環(huán)鉆機

各鉆機性能參數(shù)如下：

5、施工過程及事故

（1）80-ZJ130型高效輕型水井鉆機進行施工時，普通膨潤土造漿，泥漿密度保持在1.1-1.3KG/L左右，20m后遇卵石層，無法進尺；

（2）SR100旋挖鉆機施工，普通膨潤土造漿，泥漿密度保持在1.1-1.3KG/L左右，可以安全成孔至設計深度，不存在漏漿情況，但是無論怎么洗井，井內無水，且在下井管時所成井在20m左右塌孔，無一例外；

（3）GF200型車載反循環(huán)鉆機成井時，前20m采用80-ZJ130型高效輕型水井鉆機，普通膨潤土進行造漿，并添加純堿提高泥漿粘度，20m后換反循環(huán)鉆機進行鉆進，快速吸取砂礫石、卵石，在鉆進至一定深度后開始出現(xiàn)急性漏漿，并導致無法鉆進至設計深度，具體情況見表1描述。

表1 事故狀況描述

6、分析漏漿原因及漏漿規(guī)律

（1）漏漿原因分析

地層漏漿由三個條件決定：容納空間、壓差、滲透性地層差。容納空間決定漏漿量，壓差及滲透性地層差決定漏漿速度。故而知要改變上述三條件之一就可以改變漏漿情況，進而達到緩解或控制漏漿的目的。

（2）漏漿規(guī)律

通過GF200型鉆機鉆進發(fā)現(xiàn)，急性漏漿位置僅發(fā)生在孔深34-40m之間。

7、漏漿處理

通過認真研究漏漿條件，掌握急性漏漿規(guī)律，及時調整鉆進方法與泥漿性能，并針對性的編出了可控漏漿方案，主要方法如下：

（1）調節(jié)泥漿性能：提高泥漿粘度，降低其流動性，具體做法：2-4T優(yōu)質膨潤土造漿，均勻后添加其重量5%-10%燒堿，使泥漿粘土達到50MPa.s以上后開鉆。

（2）鉆進速度：在0-33m,鉆進速度正常，在進入33m后鉆進速度調整為正常速度一半以下，40m后鉆速調節(jié)至正常。

（3）添加堵漏材料：在33m處停止進尺，添加堵漏材料，具體做法是優(yōu)質膨潤土、鋸末、燒堿按2:5:1投放（袋裝），均勻后緩慢鉆進并觀察泥漿液面變化。當進入急性漏漿區(qū)后發(fā)現(xiàn)漏漿速度過快，及時停鉆，并及時補充漿維持孔口泥漿面，再重復上述鉆進方法。

8、經(jīng)驗教訓

在卵石層成井施工時漏漿現(xiàn)象比較普遍，但有時會出現(xiàn)突然漏漿無法控制，往往容易造成質量與安全事故，通過本工程實踐，有幾點經(jīng)驗教訓：

（1）施工前認真研究場地勘察資料，詳細了解泥漿滲漏情況；

（2）急性漏漿發(fā)生時，若無法保持泥漿液面，應及時提鉆，回填粘土，以防發(fā)地面塌陷及鉆機傾倒事故。

（3）漏漿處理原理是改變容納空間、壓差、滲透性地層差；一般來說前期做好預防工作尤為重要。

（4）根據(jù)降水井成井過程中各鉆機的施工表現(xiàn)，在粉細砂層及卵石層二元結構中降水井施工反循環(huán)鉆機是適用的。

參考文獻：

【1】駱嘉成，等。解決溫州某塔樓鉆孔樁卵石層急性漏漿問題

【B】西部探礦工程，2011,05-0003-03.

【2】范孟彬。潛水鉆機在漂石和砂卵石漏漿地層中大口徑鉆孔工法探討

水文地質工程地質，1997,第4期.

【3】姚天強等.基坑降水手冊.中國建筑工業(yè)出版社.2006-04-01

【4】中華人民共和國行業(yè)標準.JGJ94-2008建筑樁基技術規(guī)范【S】.

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。