壓力注漿對涌水地層的處理

曾多權

（重慶市地勘局107地質隊，重慶 401120）

1 概況

高黎貢山隧道地處云南龍陵，該地區地層以花崗巖、千枚巖、板巖等變質巖為主，巖層產狀60°～70°。花崗巖中多夾蝕變層，地表露頭可見，蝕變層單層厚度從幾米到幾十米不等，其結構較松散。花崗巖蝕變層、千枚巖和板巖都是易水敏地層，在鉆孔勘察施工中，容易產生孔壁坍塌。該地區地下水豐富，鉆孔普遍存在多層位大量涌水，有的涌水孔段最大日涌水量達300多噸，孔口涌水壓力0.4MPa以上，鉆進沖洗液到孔內后完全變成清水，根本不能起到泥漿護壁的作用，使鉆探施工難以正常進行，且人工孔口操作也極不方便。

在深孔鉆探施工中，保持泥漿性能穩定是成孔的重要環節，對于復雜地層來說尤為重要。由于涌水使泥漿性能被破壞，對其處理成了保證泥漿性能的關鍵。根據鉆孔的涌水情況，在 GLGS-DZ-14#、GLGS-DZ-15# 鉆孔施工中先后采取了加大泥漿比重、普通水泥灌注封孔、投水泥球等方法，但效果都不理想，且材料消耗大。

2 施工方法

壓力灌漿，即通過泥漿泵向孔內高壓灌注水玻璃-水泥漿液，對涌水裂隙段進行封閉。

2.1 灌漿壓力的確定

對涌水段裂隙進行水玻璃-水泥漿液灌漿首先要有足夠的壓力，它是保證灌漿成功與否的關鍵。由于鉆孔下部涌水反壓力大，在壓漿過程中容易產生假象，即泵壓偏高，所以灌漿前應先進行涌水壓力測試，并進行初灌實驗，以確定最終灌漿壓力。

灌漿壓力≥涌水壓力+孔口至涌水段井深水柱壓力+0.5～1.0MPa如果在鉆進過程中，部份孔段因涌水使孔壁被破壞嚴重，終灌壓力可適當大些，以加大水泥漿的滲透半徑，或對局部裂隙產生劈裂，起到孔壁固結的作用。

2.2 漿液的配制和漿液量的控制

采用水泥-水玻璃混合漿液壓力注漿，主要是為了能盡快堵住鉆孔涌水通道，維護泥漿性能，為鉆孔施工創造必要條件，達到節約材料和時間的目的。進行漿液配制時必須根據現場配套工藝、孔深及涌水情況，調整水玻璃用量，調整水泥-水玻璃漿液濃度，控制好漿液的膠凝時間。灌漿一般使用25～30Be′的水玻璃，如果水玻璃濃度過高，應加水溶解稀釋后再用。根據現場實驗，水泥與水玻璃的用量配比控制在：

水泥：水玻璃=100（kg）：12～20（L）。

拌制漿液時，應先將水泥按水灰比0.75：1～1：1攪拌均勻，再加入準備好的水玻璃充分攪拌后使用。漿液充分拌制時間≥3min。

在進行灌漿處理中，由于是臨時工程，不需要按其它固結灌漿那樣較長時間灌注，應根據鉆孔的涌水及裂隙情況，保證漿液有一定的滲透半徑，將漿液量控制在適當范圍就可以了，以減少材料的耗費，縮短掃孔時間。通常漿液用量為裂隙（或涌水）段鉆孔體積的2～5倍。如果鉆孔涌（漏）量較大，可加大漿液濃度，增加漿液用量，在漿液中加入適當惰性材料，如鋸沫等。

2.3 鉆孔壓漿

2.3.1 水泥-水玻璃混合漿液主要采用機械壓力注漿。如果涌水壓力較小、涌水孔段孔深較淺時，可先將漿液灌入孔內，然后通過鉆桿進行簡易活塞式壓漿。

2.3.2 在進行鉆孔機械壓漿處理時，由于部份孔壁可能超徑或完整性較差，為了防止漿液繞塞引起孔內事故，在沒有把握的情況下，以孔口封閉式壓漿為好。如果采用孔內栓塞，必須考慮栓塞部位的巖石完整情況，特別是在鉆孔較深時。

2.3.3 壓漿時，先根據最初計算壓力試灌。將攪拌好的水泥-水玻璃混合漿液通過泥漿泵或灌漿泵壓送，壓漿過程中如果覺得壓力過大（或過小），進漿量過快（或過慢），應減小（或增大）灌漿壓力，減緩（或加快）壓漿速度。由于漿液中加入了速凝劑，壓漿時盡量注意灌漿過程的連續，減少停待。

2.3.4 漿液灌注完后，要加入一定量清水繼續替換壓漿，使水泥漿液到達并進入涌水孔段裂隙，保證封閉效果，減少后續掃孔時間。如果在替換壓水過程中泵壓持續升高，要及時調整控制泵速和泵壓。

2.3.5 壓漿結束后，將孔口封閉一段時間，防止涌水壓力將水泥-水玻璃混合漿液反向壓出或抬起。

2.4 掃孔

由于水玻璃作用，水泥-水玻璃混合漿液壓漿結束后1～2小時就可以進行掃孔，及時掃通上部孔段，以減少掃孔時間，防止待凝時間過長水泥強度過高而引起鉆孔偏斜。如果接觸到涌水段附近的水泥還較軟，可視情況待凝。

水泥掃孔時，應適當加大泵量，及時排除水泥漿。特別要防止水泥漿糊鉆事故的發生。

3 應用效果

先后幾次對鉆孔的涌水段進行壓漿處理，都收到了比較理想的效果，保證了后續鉆孔的順利進行。實踐證明，水玻璃-水泥漿液壓力灌漿對涌水地層的處理效果比較好，能有效地封閉涌水裂隙，保證鉆孔漿液的泥漿性能，使泥漿起到很好的護壁作用，為鉆孔的正常施工打下基礎。壓力灌漿的方法也為深孔鉆探涌水地層的處理摸索出一條有效的施工經驗。