浅析钻孔压水试验技术在基坑施工中的实践应用

王婧 朱贝贝

摘要：对施工地区的岩体进行钻孔高压压水试验，以了解岩体在高水头压力下产生劈裂的临界水压力、岩体裂隙对高压水流长时间冲蚀作用的抗御能力等;对施工中压力管道部位的岩体进行钻孔压水试验，了解岩体在不同的高压水流下的透水性变化情况，为保障基坑的稳定设计提供可靠的资料。

关键词：钻孔压水试验;岩体裂隙;基坑施工;技术措施;试验步骤

压水试验是用高压方式把水压入钻孔，根据岩体吸水量计算了解岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验。压水试验是用专门的止水设备把一定长度的钻孔试验段隔离出来，然后用固定的水头向这一段钻孔压水，水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透，最终渗透的水量会趋于一个稳定值。根据压水水头、试段长度和稳定渗入水量，可以判定岩体透水性的强弱。通常以透水率q表示，单位为吕荣（Lu）。定义为：压水压力为1MPa时，每米长度每分钟注入水量1L时，称为1Lu。q=Q/（P*L）式中，q为透水率，Lu;Q为压入流量，L/min;P为作用于试段内的全压力，MPa;L为试段长度，m。

压水试验钻孔的开孔，用φ94mm的合金钻具钻穿地表松散堆积层及全风化或强风化岩石，并下入φ91mm套管保护孔壁。然后采用φ91mm及φ75mm金刚石钻具造孔，一般在进尺5m左右后停止钻进，取出钻具进行钻孔压水试验。

钻孔压水试验必需将试验段和上部已经试验的孔段隔离开来，按照国内已有的工程经验，止水栓塞长度大于8倍钻孔直径时，可以有效地减小栓塞漏水，并且继续增加栓塞长度对于降低绕栓塞渗漏意义不大。根据上述经验并且结合施工工程的实际，采用特制的橡胶栓塞，在φ91mm钻孔中用8个栓塞中间加有钢质垫片作为止水栓塞，在φ75mm钻孔中用6个栓塞中间加有钢质垫片作为止水栓塞，通过在试验过程中从工作管外测量孔内地下水变化情况，表明止水效果良好，可有效地将试验段与上部已经试验的孔段隔离。

由于压水试验采用钻杆作为工作管，钻杆接手在车制加工时很难绝对吻合，在长期使用过程中变形较大，可能成为试验用水渗漏的一个途径。在现场试验过程中，首先在钻杆接手部位缠绕棉线，并且抹上黄油，然后再扭紧钻杆，经过检查，这种方法能有效地解决试验用水从钻杆接手部位的渗漏。

钻孔压水试验应随钻孔的加深自上而下地用单栓塞分段隔離进行。试验应按三级压力、五个阶段进行（P1-P2-P3-P2-P1）。本次压水试验共分5段进行，每段分5个压力阶段，即0.15MPa、0.3 MPa（0.35）、0.45 MPa（0.5）。

一、压水试验步骤：

1、清洗钻孔：

（1）洗孔采用压水法，洗孔时钻具应下到孔底，流量应达到水泵的最大出力。

（2）洗孔应至孔口回水清洁，肉眼观察无岩粉时方可结束。当孔口无回水时，洗孔时间不得少于15min。

2、试段隔离：

（1）下栓塞前应对压水试验工作管进行检查，不得有破裂、弯曲、堵塞等现象。

接头处应采取严格的止水措施。

（2）采用气压式或水压式栓塞时，充气（水）压力应比最大试段压力P3大0.2MPa～0.3MPa，在试验过程中充气（水）压力应保持不变。

（3）栓塞应安设在岩石较完整的部位，定位应准确。

（4）当栓塞隔离无效时，应分析原因，采取移动栓塞、更换栓塞或灌制混凝土塞位等措施。移动栓塞时只能向上移，其范围不应超过上一次试验的塞位。

3、水位观测：

下栓塞前首先观测1次孔内水位，试段隔离后，再观测工作管内水位。

4、流量的观测：

（1）在向试段送水前，应打开排气阀，待排气阀连续出水后，再将其关闭。

（2）流量观测前应调整调节阀，使试段压力达到预定值并保持稳定。

（3）流量观测工作应每隔1min～2min进行1次。当流量无持续增大趋势，且5次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。

（4）将试段压力调整到新的预定值，重复上述过程，直到完成该试段的试验。

（5）在降压阶段，如出现水由岩体向孔内回流现象，应记录回流情况待回流停止，流量达到本条（3）的标准后方可结束本阶段试验。

（6）在试验过程中，对附近受影响的露头、井、硐、孔泉、等应进行观测。

（7）在压水试验结束前，应检查原始记录是否齐全、正确，发现问题必须及时纠正。

二、试验资料整理：

试验资料整理应包括校核原始记录，绘制P-Q曲线，确P-Q定曲线类型和计算试段透水率等。绘制P-Q曲线时，应采用统一比例尺，即纵坐标（P铀）1mm代表0.01MPa，横坐标（Q轴）1mm代表1L/min。曲线图上各点应标明序号，并依次用直线相连，升压阶段用实线，降压阶段用虚线。试段的P-Q曲线类型应根据升压阶段P-Q曲线的形状以及降压阶段P-Q曲线与升压阶段P-Q曲线之间的关系确定。

当P-Q曲线中第4点与第2点、第5点与第1点的流量值绝对差不大于1L /min 或相对差不大于5%时，可认为基本重合。试段透水率采用第三阶段的压力值（P3）和流量值（Q3）按下式计算：

q=Qmax/（L×pmax）

上述式中：q——为试验段岩体的透水率（Lu）;

Qmax——为最大压力阶段对应的计算流量（l/min）;

Pmax——为最大压力阶段对应的试段压力（MPa）;

L——为试验段的长度（m）;

由试验结论可得到勘察区内地层岩性的渗流类型，在16m以上的地层由于裂隙较多，空隙较大，压水试验无法开展，压力无法达到预定要求，因此选择16.3-40.1m约25米的地层分5段进行压水试验，得出各层的渗流类型及渗透系数，并根据现场的实际情况，最后对各段渗透系数赋予权重得到平均值。

参考文献

[1]李念军.论钻孔压水试验参数选择及成果计算方法[J].云南水力发电，2008，（1）.25-27.

[2]魏宁，李金都，傅旭东.钻孔高压压水试验的数值模拟[J].岩石力学与工程学报，2006，（5）.1037-1042.doi：10.3321/j.issn：1000-6915.2006.05.028.

[3]倪绍虎，何世海，汪小刚，等.裂隙岩体水力学特性研究[J].岩石力学与工程学报，2012，（3）.488-498.

[4]陈隆盛.基坑注水设计方案实例[J].山西建筑，2007，（14）.85-86.

作者简介：王婧（1994-）女，汉族，陕西韩城人，助理工程师，本科，单位：陕西省一三一煤田地质有限公司，研究方向：工民建专业