卵石層降水井施工鉆機選擇及漏漿處理

1、工程概況

擬建南水北調湖北興隆樞紐電站廠房位于湖北省潛江市高石碑鎮興隆村漢江右岸漫灘與河槽的交接部位，其中河槽段河床高程約27.97～29.53m，高漫灘地面高程約37.90m左右；電站廠房建基面高程10.20m，持力層為全新統下段粉細砂層，其下為厚約31.7m的砂礫(卵)石層，下伏基巖為砂質粘土巖，埋深達53.7m，頂板高程-25.7m。

降水井的施工面高程28m左右，開挖基坑為兩個，其面積分別為4.4萬平米和5.3萬平米，兩個基坑被面積44萬平米的連續墻止水帷幕包圍。擬采用53口,直徑600mm,深48m-52.5m降水井進行降水。

2、工程地質條件

降水井施工面以下地層為二元結構，具體為：

1、粉細砂層：高程28m～5m，厚度23m左右。

2、砂礫石（卵石）層：高程5m～－25m，厚度31m左右，礫石直徑2mm～20mm，礫石含量30％。

3、基巖，為砂質粘土巖。

場地地下水位不詳，估計為25m左右，由于下部砂礫石（卵石）滲透性比上部粉細砂的滲透性大許多倍，所以砂礫石（卵石）的水具有承壓性，表現為承壓水。電廠的建基面的高程10.20m，承壓水的水位降深估計為16m左右，砂礫石（卵石）的滲透系數估計在30～60m/d，基坑涌水量將很大。但是考慮到圍護結構止水幕墻的作用，所以計算基坑涌水量要靠試驗確定。

3、施工難點

為砂礫石（卵石）地層的成孔問題，因為巨厚的砂礫石（卵石）層，沒有粘性土造漿地層，表現為漏漿造成的坍塌和卵礫石沉淀。

4、施工工藝及鉆機的選擇

為保證成井質量，針對該地層，選用了以下二種施工工藝：

（1）正循環成井工藝，泥漿護壁，鉆機選用80-ZJ130型高效輕型水井鉆機、SR100旋挖鉆機

（2）反循環成井工藝，泥漿護壁，鉆機選用GF200型車載反循環鉆機

各鉆機性能參數如下：

5、施工過程及事故

（1）80-ZJ130型高效輕型水井鉆機進行施工時，普通膨潤土造漿，泥漿密度保持在1.1-1.3KG/L左右，20m后遇卵石層，無法進尺；

（2）SR100旋挖鉆機施工，普通膨潤土造漿，泥漿密度保持在1.1-1.3KG/L左右，可以安全成孔至設計深度，不存在漏漿情況，但是無論怎么洗井，井內無水，且在下井管時所成井在20m左右塌孔，無一例外；

（3）GF200型車載反循環鉆機成井時，前20m采用80-ZJ130型高效輕型水井鉆機，普通膨潤土進行造漿，并添加純堿提高泥漿粘度，20m后換反循環鉆機進行鉆進，快速吸取砂礫石、卵石，在鉆進至一定深度后開始出現急性漏漿，并導致無法鉆進至設計深度，具體情況見表1描述。

表1 事故狀況描述

6、分析漏漿原因及漏漿規律

（1）漏漿原因分析

地層漏漿由三個條件決定：容納空間、壓差、滲透性地層差。容納空間決定漏漿量，壓差及滲透性地層差決定漏漿速度。故而知要改變上述三條件之一就可以改變漏漿情況，進而達到緩解或控制漏漿的目的。

（2）漏漿規律

通過GF200型鉆機鉆進發現，急性漏漿位置僅發生在孔深34-40m之間。

7、漏漿處理

通過認真研究漏漿條件，掌握急性漏漿規律，及時調整鉆進方法與泥漿性能，并針對性的編出了可控漏漿方案，主要方法如下：

（1）調節泥漿性能：提高泥漿粘度，降低其流動性，具體做法：2-4T優質膨潤土造漿，均勻后添加其重量5%-10%燒堿，使泥漿粘土達到50MPa.s以上后開鉆。

（2）鉆進速度：在0-33m,鉆進速度正常，在進入33m后鉆進速度調整為正常速度一半以下，40m后鉆速調節至正常。

（3）添加堵漏材料：在33m處停止進尺，添加堵漏材料，具體做法是優質膨潤土、鋸末、燒堿按2:5:1投放（袋裝），均勻后緩慢鉆進并觀察泥漿液面變化。當進入急性漏漿區后發現漏漿速度過快，及時停鉆，并及時補充漿維持孔口泥漿面，再重復上述鉆進方法。

8、經驗教訓

在卵石層成井施工時漏漿現象比較普遍，但有時會出現突然漏漿無法控制，往往容易造成質量與安全事故，通過本工程實踐，有幾點經驗教訓：

（1）施工前認真研究場地勘察資料，詳細了解泥漿滲漏情況；

（2）急性漏漿發生時，若無法保持泥漿液面，應及時提鉆，回填粘土，以防發地面塌陷及鉆機傾倒事故。

（3）漏漿處理原理是改變容納空間、壓差、滲透性地層差；一般來說前期做好預防工作尤為重要。

（4）根據降水井成井過程中各鉆機的施工表現，在粉細砂層及卵石層二元結構中降水井施工反循環鉆機是適用的。

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