卵石层降水井施工钻机选择及漏浆处理

何普照 刘伟

摘要：在卵石层成井施工时容易出现漏浆现象，严重时会导致各种质量与安全事故。本文通过工程实例，重点介绍在粉细砂层及卵石层二元结构中降水井施工时，在卵石层施工时合适的钻机选择以及急性漏浆处理具体方法，为类似工程施工提供经验参考。

关键词：卵石层 降水井 漏浆 钻机选择

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

拟建南水北调湖北兴隆枢纽电站厂房位于湖北省潜江市高石碑镇兴隆村汉江右岸漫滩与河槽的交接部位，其中河槽段河床高程约27.97～29.53m，高漫滩地面高程约37.90m左右；电站厂房建基面高程10.20m，持力层为全新统下段粉细砂层，其下为厚约31.7m的砂砾(卵)石层，下伏基岩为砂质粘土岩，埋深达53.7m，顶板高程-25.7m。

降水井的施工面高程28m左右，开挖基坑为两个，其面积分别为4.4万平米和5.3万平米，两个基坑被面积44万平米的连续墙止水帷幕包围。拟采用53口,直径600mm,深48m-52.5m降水井进行降水。

2、工程地质条件

降水井施工面以下地层为二元结构，具体为：

1、粉细砂层：高程28m～5m，厚度23m左右。

2、砂砾石（卵石）层：高程5m～－25m，厚度31m左右，砾石直径2mm～20mm，砾石含量30％。

3、基岩，为砂质粘土岩。

场地地下水位不详，估计为25m左右，由于下部砂砾石（卵石）渗透性比上部粉细砂的渗透性大许多倍，所以砂砾石（卵石）的水具有承压性，表现为承压水。电厂的建基面的高程10.20m，承压水的水位降深估计为16m左右，砂砾石（卵石）的渗透系数估计在30～60m/d，基坑涌水量将很大。但是考虑到围护结构止水幕墙的作用，所以计算基坑涌水量要靠试验确定。

3、施工难点

为砂砾石（卵石）地层的成孔问题，因为巨厚的砂砾石（卵石）层，没有粘性土造浆地层，表现为漏浆造成的坍塌和卵砾石沉淀。

4、施工工艺及钻机的选择

为保证成井质量，针对该地层，选用了以下二种施工工艺：

（1）正循环成井工艺，泥浆护壁，钻机选用80-ZJ130型高效轻型水井钻机、SR100旋挖钻机

（2）反循环成井工艺，泥浆护壁，钻机选用GF200型车载反循环钻机

各钻机性能参数如下：

5、施工过程及事故

（1）80-ZJ130型高效轻型水井钻机进行施工时，普通膨润土造浆，泥浆密度保持在1.1-1.3KG/L左右，20m后遇卵石层，无法进尺；

（2）SR100旋挖钻机施工，普通膨润土造浆，泥浆密度保持在1.1-1.3KG/L左右，可以安全成孔至设计深度，不存在漏浆情况，但是无论怎么洗井，井内无水，且在下井管时所成井在20m左右塌孔，无一例外；

（3）GF200型车载反循环钻机成井时，前20m采用80-ZJ130型高效轻型水井钻机，普通膨润土进行造浆，并添加纯碱提高泥浆粘度，20m后换反循环钻机进行钻进，快速吸取砂砾石、卵石，在钻进至一定深度后开始出现急性漏浆，并导致无法钻进至设计深度，具体情况见表1描述。

表1 事故状况描述

6、分析漏浆原因及漏浆规律

（1）漏浆原因分析

地层漏浆由三个条件决定：容纳空间、压差、渗透性地层差。容纳空间决定漏浆量，压差及渗透性地层差决定漏浆速度。故而知要改变上述三条件之一就可以改变漏浆情况，进而达到缓解或控制漏浆的目的。

（2）漏浆规律

通过GF200型钻机钻进发现，急性漏浆位置仅发生在孔深34-40m之间。

7、漏浆处理

通过认真研究漏浆条件，掌握急性漏浆规律，及时调整钻进方法与泥浆性能，并针对性的编出了可控漏浆方案，主要方法如下：

（1）调节泥浆性能：提高泥浆粘度，降低其流动性，具体做法：2-4T优质膨润土造浆，均匀后添加其重量5%-10%烧碱，使泥浆粘土达到50MPa.s以上后开钻。

（2）钻进速度：在0-33m,钻进速度正常，在进入33m后钻进速度调整为正常速度一半以下，40m后钻速调节至正常。

（3）添加堵漏材料：在33m处停止进尺，添加堵漏材料，具体做法是优质膨润土、锯末、烧碱按2:5:1投放（袋装），均匀后缓慢钻进并观察泥浆液面变化。当进入急性漏浆区后发现漏浆速度过快，及时停钻，并及时补充浆维持孔口泥浆面，再重复上述钻进方法。

8、经验教训

在卵石层成井施工时漏浆现象比较普遍，但有时会出现突然漏浆无法控制，往往容易造成质量与安全事故，通过本工程实践，有几点经验教训：

（1）施工前认真研究场地勘察资料，详细了解泥浆渗漏情况；

（2）急性漏浆发生时，若无法保持泥浆液面，应及时提钻，回填粘土，以防发地面塌陷及钻机倾倒事故。

（3）漏浆处理原理是改变容纳空间、压差、渗透性地层差；一般来说前期做好预防工作尤为重要。

（4）根据降水井成井过程中各钻机的施工表现，在粉细砂层及卵石层二元结构中降水井施工反循环钻机是适用的。

参考文献：

【1】骆嘉成，等。解决温州某塔楼钻孔桩卵石层急性漏浆问题

【B】西部探矿工程，2011,05-0003-03.

【2】范孟彬。潜水钻机在漂石和砂卵石漏浆地层中大口径钻孔工法探讨

水文地质工程地质，1997,第4期.

【3】姚天强等.基坑降水手册.中国建筑工业出版社.2006-04-01

【4】中华人民共和国行业标准.JGJ94-2008建筑桩基技术规范【S】.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。