卵石層成井急性漏漿處理措施

姚武松 （上海長凱巖土工程有限公司，上海 200093）

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化規(guī)模不斷擴大，在大城市中地面建筑和人口密度愈加密集，對地下空間的探索需求也越來越強，基坑開挖深度越來越深，地下水存在的風(fēng)險也越來越被重視。特別是承壓含水層，不做減壓處理，基坑開挖過程中就會造成基坑突涌等安全事故。需針對承壓含水層布置相應(yīng)的減壓井，降低承壓水的水頭，確保基坑的順利開挖。承壓含水層一般含水量豐富，滲透系數(shù)較大，成井質(zhì)量好壞直接影響到降水井的出水量，需在成井過程中嚴格把控。成井過程中，在卵石層往往會出現(xiàn)塌孔和漏漿的現(xiàn)象，不僅影響成井的質(zhì)量，還可能會發(fā)生工程事故。

國內(nèi)學(xué)者對卵石層急性漏漿的研究取得了一些成果。黃麗姍等以處理某工程鉆孔灌注樁在卵石層急性漏漿的成功案例，提出了處理卵石層漏漿的相應(yīng)對策；陳建華等通過改進鉆孔灌注樁在卵石層中的的施工技術(shù)，取得了良好的效果。

結(jié)合學(xué)者的研究成果，可知通過提高卵石層的鉆進效率，調(diào)節(jié)泥漿性能可解決鉆孔灌注樁在卵石層漏漿的問題。然而對于降水井成井遇到卵石層急性漏漿的問題，在解決急性漏漿和塌孔的同時，需要確保良好的出水量。文中以杭州某商業(yè)基坑為例，對降水井施工過程中卵石層急性漏漿處理措施進行總結(jié)和歸納，以供類似工程參考和借鑒。

2 工程簡介

2.1 工程概況

杭州某商業(yè)金融業(yè)用房綜合體，由1幢27層的酒店、1幢28層的寫字樓和6層的商業(yè)裙樓組成。六層地下室，基坑圍護采用1200mm的地墻，地墻深度51.0m，進入中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖不小于0.5m。各層樓板作為支撐?；娱_挖深度較深，達到30.2m，需進行減壓降水。周邊敏感建筑有距離基坑13m遠的高架橋，距離基坑最近距離6m的6層淺基礎(chǔ)商業(yè)酒店以及23層的商業(yè)寫字樓和復(fù)雜的周邊管線，環(huán)境比較復(fù)雜。

2.2 地質(zhì)條件、水文條件

根據(jù)詳勘報告，潛水主要分布于上層的砂層和砂質(zhì)粉土層中，實測水位埋深 1.19～1.73m，對應(yīng)高程為4.21m～4.75m。承壓水主要分布于（12）4層圓礫層。承壓含水層頂最淺埋深38.69m～39.73m，對應(yīng)高程為 -33.11m～-34.23m。實測承壓水頭埋深在地面下5.19m，高程為+0.96 m。基坑開挖至18.22m時，需對承壓水進行減壓降水?；娱_挖至大底板時，水位降深達到19.61m。降深較大，需確保減壓井具有足夠的出水量，因此成井的質(zhì)量好壞是關(guān)鍵。

3 施工技術(shù)難點

基坑開挖前進行降水井的施工，確?；娱_挖過程中承壓水不會突涌。減壓降水深井成孔過程中，在卵石層出現(xiàn)急性漏漿，導(dǎo)致塌孔，難以成井。若進入卵石層采用較大比重的泥漿進行護壁，可有效地控制漏漿。但是由于泥漿比重過大，成井后減壓井不出水，造成“死井”現(xiàn)象。

施工技術(shù)難點在于卵石層急性漏漿問題，主要原因：

①漏漿量巨大，單孔最大漏漿量達200 m3。

②漏漿速度很快，前10min～20min漏漿量達到60m3。

③上層砂層較厚，由于孔口泥漿面快速下降，立即導(dǎo)致坍孔。

④需確保減壓井的出水量，泥漿比重不好調(diào)配。

4 分析地層漏漿條件并尋找漏漿規(guī)律

4.1 分析地層漏漿條件

卵石層漏漿主要條件：壓力差、滲透性和儲漿空間。壓力差即孔內(nèi)泥漿壓力與該層水壓力的差，滲透性取決于卵石間隙的充填物，儲漿空間即卵石層孔隙率的大小。滲透性和壓力差決定了漏漿的速率。卵石層孔隙率越大，漏漿量越大。通過改變漏漿的條件，以達到控制漏漿的目的。同一地層、同一泥漿比重、相同孔深的壓力差是不變的，可以通過改變其滲透性及其孔隙率來達到控制漏漿的目的[1]。為驗證分析的合理性，并進行了現(xiàn)場成井試驗，達到了控制漏漿的效果。

4.2 尋找漏漿規(guī)律

通過對漏漿鉆孔進行分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，鉆孔漏漿情況有規(guī)律可循。

規(guī)律一：急性漏漿位置發(fā)生在孔深40.0m～42.0m之間。

規(guī)律二：初入卵石層前期漏漿急速，到達一定時間漏漿速率下降，以緩慢速度漏漿。

5 解決急性漏漿的措施

通過對漏漿規(guī)律的研究，對鉆進速率及泥漿進行調(diào)整，有效地解決了急性漏漿的難題。具體有如下措施。

5.1 預(yù)防急性漏漿

漏漿情況在卵石層算是一種比較常見的現(xiàn)象，根據(jù)其特性進行相應(yīng)處理可有效地避免工程事故的發(fā)生。在鉆機鉆進卵石層后，泥漿被稀釋，泥漿比重大于該層水的重度，再加上水頭差的壓力，泥漿通過卵石之間的孔隙擠入。卵石孔隙、泥漿比重和水頭差越大，漏漿速度越快?？變?nèi)泥漿液面會隨著泥漿的滲入而迅速下降，因此準備好充足的備用泥漿，預(yù)防孔壁坍塌。根據(jù)現(xiàn)場記錄，漏漿主要發(fā)生在鉆桿進入卵石層1m～2m的時候，隨著泥漿充填卵石間的孔隙，漏漿量逐漸減少。因此前期需準備充足的泥漿，防止漏漿速度過快、漏漿量大等情況，造成孔內(nèi)泥漿得不到及時補充而塌孔[2]。

前期準備鉆孔泥漿池里的泥漿不得少于3～4倍孔體積的優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿比重控制在1.10～1.15。并在周圍準備一個不少于6倍孔體積的備用泥漿池，必要時用挖機打開備用泥漿池圍堰，及時填補漏漿。自來水管作為應(yīng)急水源，備用泥漿快要漏完時開啟，同時加入膨潤土混合作為應(yīng)急泥漿，避免漏漿嚴重造成塌孔事故。

5.2 防止坍孔

為確保成孔過程中上層較厚的砂層不會出現(xiàn)塌孔，以及鉆進過程中的泥沙和碎石能夠在泥漿的作用下帶出，泥漿比重的配比與粘度的調(diào)整至關(guān)重要。泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤土配置，泥漿比重控制在1.10g/cm3～1.15g/cm3。上層易坍塌砂層放慢鉆進速度，確保泥漿充分護壁，預(yù)防塌孔。在鉆進過程中，使用泥漿三件套，1h檢測一次泥漿比重、粘度、含砂率等指標，每層土檢測不得少于1次。測得的結(jié)果與設(shè)計值對比，各項指標在設(shè)計范圍內(nèi)上下浮動，并參考現(xiàn)場孔壁及漿液情況適當調(diào)整[3]。

盡量保持孔內(nèi)泥漿面維持在與地面齊平的位置，鉆機鉆進砂層期間砂質(zhì)顆粒在泥漿壓力差及粘聚力的作用下保持穩(wěn)定，為確保安全，孔內(nèi)泥漿面最低不得低于地面下1m。

5.3 控制鉆進效率和泥漿比重

上層砂層放慢鉆進速度，確保砂層鉆孔泥漿護壁達到理想的效果。卵石層鉆進過程中根據(jù)漏漿情況調(diào)整鉆進速率。鉆進過程中泥漿比重保持在1.10g/cm3～1.15 g/cm3，鉆進至卵石層由于急性漏漿，泥漿比重變化比較大，需加大測量頻率，每進尺1m測量一次，防止泥漿比重過低導(dǎo)致塌孔，同時避免泥漿比重過大導(dǎo)致“死井”。成孔后及時洗井，洗井時泥漿比重控制在1.05g/cm3～1.10 g/cm3，粘度在 16S～18S[4]，確保減壓井的出水量達到預(yù)期效果。

6 體會

在卵石層鉆進成井過程中，出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象較為普遍，特別是對于上部砂層較厚時，出現(xiàn)急性漏漿，往往會造成塌孔。通過本工程實踐有幾點深刻體會：

①根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，卵石層急性漏漿現(xiàn)象往往發(fā)生在剛鉆進卵石層1～2m的位置，急性漏漿持續(xù)10min～20min，過后會以持續(xù)可控的速度漏漿，故應(yīng)做好前期預(yù)防急性漏漿工作尤為重要，備好充足的泥漿。

②嚴格控制泥漿比重，成孔過程中泥漿比重控制在1.10g/cm3～1.15 g/cm3，洗井時泥漿比重控制在1.05g/cm3～1.10 g/cm3，既能防止塌孔，又能確保減壓井的出水量。

③控制鉆進速率和泥漿性能檢測頻率，確保泥漿充分護壁，預(yù)防急性漏漿導(dǎo)致塌孔。