卵石层成井急性漏浆处理措施

2020-12-25姚武松上海长凯岩土工程有限公司上海200093

安徽建筑 2020年12期

姚武松（上海长凯岩土工程有限公司，上海 200093）

1 引言

随着我国经济的快速发展，城市化规模不断扩大，在大城市中地面建筑和人口密度愈加密集，对地下空间的探索需求也越来越强，基坑开挖深度越来越深，地下水存在的风险也越来越被重视。特别是承压含水层，不做减压处理，基坑开挖过程中就会造成基坑突涌等安全事故。需针对承压含水层布置相应的减压井，降低承压水的水头，确保基坑的顺利开挖。承压含水层一般含水量丰富，渗透系数较大，成井质量好坏直接影响到降水井的出水量，需在成井过程中严格把控。成井过程中，在卵石层往往会出现塌孔和漏浆的现象，不仅影响成井的质量，还可能会发生工程事故。

国内学者对卵石层急性漏浆的研究取得了一些成果。黄丽姗等以处理某工程钻孔灌注桩在卵石层急性漏浆的成功案例，提出了处理卵石层漏浆的相应对策；陈建华等通过改进钻孔灌注桩在卵石层中的的施工技术，取得了良好的效果。

结合学者的研究成果，可知通过提高卵石层的钻进效率，调节泥浆性能可解决钻孔灌注桩在卵石层漏浆的问题。然而对于降水井成井遇到卵石层急性漏浆的问题，在解决急性漏浆和塌孔的同时，需要确保良好的出水量。文中以杭州某商业基坑为例，对降水井施工过程中卵石层急性漏浆处理措施进行总结和归纳，以供类似工程参考和借鉴。

2 工程简介

2.1 工程概况

杭州某商业金融业用房综合体，由1幢27层的酒店、1幢28层的写字楼和6层的商业裙楼组成。六层地下室，基坑围护采用1200mm的地墙，地墙深度51.0m，进入中风化泥质粉砂岩不小于0.5m。各层楼板作为支撑。基坑开挖深度较深，达到30.2m，需进行减压降水。周边敏感建筑有距离基坑13m远的高架桥，距离基坑最近距离6m的6层浅基础商业酒店以及23层的商业写字楼和复杂的周边管线，环境比较复杂。

2.2 地质条件、水文条件

根据详勘报告，潜水主要分布于上层的砂层和砂质粉土层中，实测水位埋深 1.19～1.73m，对应高程为4.21m～4.75m。承压水主要分布于（12）4层圆砾层。承压含水层顶最浅埋深38.69m～39.73m，对应高程为 -33.11m～-34.23m。实测承压水头埋深在地面下5.19m，高程为+0.96 m。基坑开挖至18.22m时，需对承压水进行减压降水。基坑开挖至大底板时，水位降深达到19.61m。降深较大，需确保减压井具有足够的出水量，因此成井的质量好坏是关键。

3 施工技术难点

基坑开挖前进行降水井的施工，确保基坑开挖过程中承压水不会突涌。减压降水深井成孔过程中，在卵石层出现急性漏浆，导致塌孔，难以成井。若进入卵石层采用较大比重的泥浆进行护壁，可有效地控制漏浆。但是由于泥浆比重过大，成井后减压井不出水，造成“死井”现象。

施工技术难点在于卵石层急性漏浆问题，主要原因：

①漏浆量巨大，单孔最大漏浆量达200 m3。

②漏浆速度很快，前10min～20min漏浆量达到60m3。

③上层砂层较厚，由于孔口泥浆面快速下降，立即导致坍孔。

④需确保减压井的出水量，泥浆比重不好调配。

4 分析地层漏浆条件并寻找漏浆规律

4.1 分析地层漏浆条件

卵石层漏浆主要条件：压力差、渗透性和储浆空间。压力差即孔内泥浆压力与该层水压力的差，渗透性取决于卵石间隙的充填物，储浆空间即卵石层孔隙率的大小。渗透性和压力差决定了漏浆的速率。卵石层孔隙率越大，漏浆量越大。通过改变漏浆的条件，以达到控制漏浆的目的。同一地层、同一泥浆比重、相同孔深的压力差是不变的，可以通过改变其渗透性及其孔隙率来达到控制漏浆的目的[1]。为验证分析的合理性，并进行了现场成井试验，达到了控制漏浆的效果。

4.2 寻找漏浆规律

通过对漏浆钻孔进行分析总结发现，钻孔漏浆情况有规律可循。

规律一：急性漏浆位置发生在孔深40.0m～42.0m之间。

规律二：初入卵石层前期漏浆急速，到达一定时间漏浆速率下降，以缓慢速度漏浆。

5 解决急性漏浆的措施

通过对漏浆规律的研究，对钻进速率及泥浆进行调整，有效地解决了急性漏浆的难题。具体有如下措施。

5.1 预防急性漏浆

漏浆情况在卵石层算是一种比较常见的现象，根据其特性进行相应处理可有效地避免工程事故的发生。在钻机钻进卵石层后，泥浆被稀释，泥浆比重大于该层水的重度，再加上水头差的压力，泥浆通过卵石之间的孔隙挤入。卵石孔隙、泥浆比重和水头差越大，漏浆速度越快。孔内泥浆液面会随着泥浆的渗入而迅速下降，因此准备好充足的备用泥浆，预防孔壁坍塌。根据现场记录，漏浆主要发生在钻杆进入卵石层1m～2m的时候，随着泥浆充填卵石间的孔隙，漏浆量逐渐减少。因此前期需准备充足的泥浆，防止漏浆速度过快、漏浆量大等情况，造成孔内泥浆得不到及时补充而塌孔[2]。

前期准备钻孔泥浆池里的泥浆不得少于3～4倍孔体积的优质泥浆，泥浆比重控制在1.10～1.15。并在周围准备一个不少于6倍孔体积的备用泥浆池，必要时用挖机打开备用泥浆池围堰，及时填补漏浆。自来水管作为应急水源，备用泥浆快要漏完时开启，同时加入膨润土混合作为应急泥浆，避免漏浆严重造成塌孔事故。

5.2 防止坍孔

为确保成孔过程中上层较厚的砂层不会出现塌孔，以及钻进过程中的泥沙和碎石能够在泥浆的作用下带出，泥浆比重的配比与粘度的调整至关重要。泥浆采用优质膨润土配置，泥浆比重控制在1.10g/cm3～1.15g/cm3。上层易坍塌砂层放慢钻进速度，确保泥浆充分护壁，预防塌孔。在钻进过程中，使用泥浆三件套，1h检测一次泥浆比重、粘度、含砂率等指标，每层土检测不得少于1次。测得的结果与设计值对比，各项指标在设计范围内上下浮动，并参考现场孔壁及浆液情况适当调整[3]。

尽量保持孔内泥浆面维持在与地面齐平的位置，钻机钻进砂层期间砂质颗粒在泥浆压力差及粘聚力的作用下保持稳定，为确保安全，孔内泥浆面最低不得低于地面下1m。

5.3 控制钻进效率和泥浆比重

上层砂层放慢钻进速度，确保砂层钻孔泥浆护壁达到理想的效果。卵石层钻进过程中根据漏浆情况调整钻进速率。钻进过程中泥浆比重保持在1.10g/cm3～1.15 g/cm3，钻进至卵石层由于急性漏浆，泥浆比重变化比较大，需加大测量频率，每进尺1m测量一次，防止泥浆比重过低导致塌孔，同时避免泥浆比重过大导致“死井”。成孔后及时洗井，洗井时泥浆比重控制在1.05g/cm3～1.10 g/cm3，粘度在 16S～18S[4]，确保减压井的出水量达到预期效果。