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待混凝土凝固有一定的强度后

  

重视封孔工作,承压水有一定的压力,封孔时要保证有一定的深度,否则压力水会从钻孔周围压裂土层冒出,出现这种情况后将很难补救。最好的办法是孔内保留部分套管,在套管内外进行封堵,孔内保留套管的长度要根据地层和孔内承压水的水头压力来决定。

1.工程概况

在之后的其它钻孔均采取跟管钻进、加大泥浆比重等措施均取得成功,顺利完成本工点的勘探任务。

摘要:浅层高承压水造成施钻和封孔非常困难,该文通过工程实例,介绍浅层高承压水地区钻探工艺和封孔技术,为此类地层钻探提供借鉴。

钻探技术要求。该工点为西宝客运专线常兴渭河特大桥跨渭河段,钻孔设计深度80m,一般开孔直径为 150mm,根据孔深调整,终孔直径一般大于91mm,钻探目的是了解地层、水文情况,为渭河铁路特大桥设计和施工提供依据。

封孔措施。经分析,要封孔成功,要保证在钻孔一定深度内封堵钻孔,如封堵过浅,压力水便会压裂钻孔周围的地层,从钻孔旁边冒出,如出现这种情况,采取补救封孔措施相当困难,几乎无处下手。现场采取钻孔结束后迅速往套管内投入部分 20~80mm粗骨石料,填粗骨石料的目的是降低承压水压,将粗骨料充填到具孔深12米左右后(保证进入第一层承压水顶部以上一段距离),再起拔套管时在孔内最少保留 146mm套管15m,套管下入深度越深封水效果越好。然后在套管周围挖深2.00m,直径1.2m的坑,将套管和孔壁尽可能夯实,然后浇注上混凝土沉台(图4),防止承压水套管外壁顶出。待混凝土凝固有一定的强度后,同时从套管口也向孔内灌入混凝土至孔口,封堵钻孔结束,建立封水标志。通过现场验证封孔效果良好。

水文地质数据的测试。承压水出现后,为取得第一手资料,进行了涌水量和水头高度的测量。涌水量采用三角堰量测,堰口水头高度135mm,涌水量q=800.05m3/d。水头高度采用压力表测量,将压力表连接在套管口上,测出水头压力为0.9kg/cm2(图3)。从取得参数可看出,承压水流量很大,且持续稳定,静水柱压力高度可达9m。

此次工程地质勘探钻探孔分布于该区域,钻孔大多在二十几米后见砂层,并出现承压水且压力较大。

关键词:承压水;封孔;跟管钻进;加重泥浆

在钻探过程中要经常注意泥浆的变化,在泥浆中加入重晶石粉等加重材料来尽量加大泥浆比重,平衡地压,泥浆变稀时要及时调整比重、粘度。

发布时间:2017-08-28 14:29:37

现场先后采用砸入木桩、投石料,灌浇混凝土,但是封水没有成功,水仍然从孔壁或距钻孔数米远处涌出。

浅孔钻进采取套管封承压水层是一个简单快捷的办法,在钻探之前要做好充分的准备,遇到承压水层要快速通过,下套管封闭。

地质概况。西宝客运专线常兴渭河特大桥位于渭河冲积平原区和秦岭山前(塬前)洪积平原区。沿线所经地区地层以第四系冲、洪积黏性土、砂类土、碎石类土为主,总厚度大于300m(图1)。

4.经验和体会

沿线地下水类型主要是第四系松散层孔隙潜水和孔隙承压水,其补给来源主要为大气降水、河水、人工灌溉地表水体垂直入渗及秦岭山区基岩裂隙水的侧向补给。其中陈家村跨渭河特大桥处就发现有承压水,该处承压水的隔水层为第四系上更新统上部冲积粉质黏土,厚约20m。多层承压水层为渭河南岸紧靠秦岭山前洪积扇中细砂层,洪积扇前缘多处可见上升泉水出露,承压水受渭河南岸山前洪积扇地下水补给,承压水水头高,水量大且稳定。

[1]刑士学,徐莹莹.煤田钻探封孔工艺[j].煤炭技术,2008

3.止水封孔

承压水止水封孔的重要性和困难程度。钻孔结束后,由于孔内或套管壁冒水,如何封孔,又是面临的一个难题。现场发现有以前施钻过的钻孔,由于封孔措施不当,造成封孔失败,数年后孔位位置仍在冒水,地面塌陷,这将破坏地下水水系的平衡,且会给后面的施工带来很大的隐患,长年的涌水携带出了大量的泥沙造成钻孔位置地层疏松,地面塌陷,使后续桥墩施工难度增大,并形成很大的安全隐患。

下套管隔离出水层。由于承压水层在25.2米钻孔孔深相对较浅,采取了下 146mm套管跟管钻进的措施进行止水,钻至28.10m时进入了粉质黏土隔水层,可进行正常钻进,但当钻至31.2m时又遇到了砂层,出现了第二层承压水, 146mm套管跟下至30.61m无法再跟进下去,钻探一时无法继续进行,分析需采取释压解决施工困难。

采取这个措施后,在重新开孔钻进时,5.20m出现涌水(分析为原孔承压水通过地表渗透的涌水),之后采取跟管钻进、加大泥浆比重等措施钻进效果较好。32.60m时当出现第二层承压水时立即采用下 127mm套管止水成功。57.50m时出现了第三层承压水,由于钻孔较深,跟管钻进已很困难,因孔壁粉质黏土层较稳固,遂采取继续加大泥浆粘度和比重施钻的方法,依靠泥浆液柱压力降低水头压力钻至设计孔深,完成了该孔的勘探任务。

2.施钻过程

[3]铁路工程地质钻探规程[m].北京:中国铁道出版社,1998

[2]铁路钻探技术手册北京[m].北京:人民铁道出版社,1978

重新开孔。由于在原孔位继续钻进处理起来相对费时费力且效果不好,遂采取将钻孔向小里程方向(里程kd582+617.50)向移2.50m重新开孔钻进,把原孔作为卸压孔让水继续流淌,并总结原孔施钻的经验,准备齐全钻探套管和一些必备的材料,在钻进时,加大泥浆粘度和比重,并快速穿透承压水层,并立即下入管套的方法封水。

承压水的出现。2009年4月12号,z-702号孔、里程kd582+620孔进行钻探过程中,当钻至25.20m时突然出现承压水上涌,水头压力较大,呈喷射状喷出孔口,喷射高度6m左右(图2),致使钻探工作无法进行。因勘探未能满足地质技术要求,必须采取新的钻探工艺来保证钻探工作的顺利进行。