卵石層成井急性漏漿處理措施

姚武松 （上海長(zhǎng)凱巖土工程有限公司，上海 200093）

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大，在大城市中地面建筑和人口密度愈加密集，對(duì)地下空間的探索需求也越來(lái)越強(qiáng)，基坑開(kāi)挖深度越來(lái)越深，地下水存在的風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越被重視。特別是承壓含水層，不做減壓處理，基坑開(kāi)挖過(guò)程中就會(huì)造成基坑突涌等安全事故。需針對(duì)承壓含水層布置相應(yīng)的減壓井，降低承壓水的水頭，確?；拥捻樌_(kāi)挖。承壓含水層一般含水量豐富，滲透系數(shù)較大，成井質(zhì)量好壞直接影響到降水井的出水量，需在成井過(guò)程中嚴(yán)格把控。成井過(guò)程中，在卵石層往往會(huì)出現(xiàn)塌孔和漏漿的現(xiàn)象，不僅影響成井的質(zhì)量，還可能會(huì)發(fā)生工程事故。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)卵石層急性漏漿的研究取得了一些成果。黃麗姍等以處理某工程鉆孔灌注樁在卵石層急性漏漿的成功案例，提出了處理卵石層漏漿的相應(yīng)對(duì)策；陳建華等通過(guò)改進(jìn)鉆孔灌注樁在卵石層中的的施工技術(shù)，取得了良好的效果。

結(jié)合學(xué)者的研究成果，可知通過(guò)提高卵石層的鉆進(jìn)效率，調(diào)節(jié)泥漿性能可解決鉆孔灌注樁在卵石層漏漿的問(wèn)題。然而對(duì)于降水井成井遇到卵石層急性漏漿的問(wèn)題，在解決急性漏漿和塌孔的同時(shí)，需要確保良好的出水量。文中以杭州某商業(yè)基坑為例，對(duì)降水井施工過(guò)程中卵石層急性漏漿處理措施進(jìn)行總結(jié)和歸納，以供類(lèi)似工程參考和借鑒。

2 工程簡(jiǎn)介

2.1 工程概況

杭州某商業(yè)金融業(yè)用房綜合體，由1幢27層的酒店、1幢28層的寫(xiě)字樓和6層的商業(yè)裙樓組成。六層地下室，基坑圍護(hù)采用1200mm的地墻，地墻深度51.0m，進(jìn)入中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖不小于0.5m。各層樓板作為支撐?；娱_(kāi)挖深度較深，達(dá)到30.2m，需進(jìn)行減壓降水。周邊敏感建筑有距離基坑13m遠(yuǎn)的高架橋，距離基坑最近距離6m的6層淺基礎(chǔ)商業(yè)酒店以及23層的商業(yè)寫(xiě)字樓和復(fù)雜的周邊管線(xiàn)，環(huán)境比較復(fù)雜。

2.2 地質(zhì)條件、水文條件

根據(jù)詳勘報(bào)告，潛水主要分布于上層的砂層和砂質(zhì)粉土層中，實(shí)測(cè)水位埋深 1.19～1.73m，對(duì)應(yīng)高程為4.21m～4.75m。承壓水主要分布于（12）4層圓礫層。承壓含水層頂最淺埋深38.69m～39.73m，對(duì)應(yīng)高程為 -33.11m～-34.23m。實(shí)測(cè)承壓水頭埋深在地面下5.19m，高程為+0.96 m。基坑開(kāi)挖至18.22m時(shí)，需對(duì)承壓水進(jìn)行減壓降水。基坑開(kāi)挖至大底板時(shí)，水位降深達(dá)到19.61m。降深較大，需確保減壓井具有足夠的出水量，因此成井的質(zhì)量好壞是關(guān)鍵。

3 施工技術(shù)難點(diǎn)

基坑開(kāi)挖前進(jìn)行降水井的施工，確保基坑開(kāi)挖過(guò)程中承壓水不會(huì)突涌。減壓降水深井成孔過(guò)程中，在卵石層出現(xiàn)急性漏漿，導(dǎo)致塌孔，難以成井。若進(jìn)入卵石層采用較大比重的泥漿進(jìn)行護(hù)壁，可有效地控制漏漿。但是由于泥漿比重過(guò)大，成井后減壓井不出水，造成“死井”現(xiàn)象。

施工技術(shù)難點(diǎn)在于卵石層急性漏漿問(wèn)題，主要原因：

①漏漿量巨大，單孔最大漏漿量達(dá)200 m3。

②漏漿速度很快，前10min～20min漏漿量達(dá)到60m3。

③上層砂層較厚，由于孔口泥漿面快速下降，立即導(dǎo)致坍孔。

④需確保減壓井的出水量，泥漿比重不好調(diào)配。

4 分析地層漏漿條件并尋找漏漿規(guī)律

4.1 分析地層漏漿條件

卵石層漏漿主要條件：壓力差、滲透性和儲(chǔ)漿空間。壓力差即孔內(nèi)泥漿壓力與該層水壓力的差，滲透性取決于卵石間隙的充填物，儲(chǔ)漿空間即卵石層孔隙率的大小。滲透性和壓力差決定了漏漿的速率。卵石層孔隙率越大，漏漿量越大。通過(guò)改變漏漿的條件，以達(dá)到控制漏漿的目的。同一地層、同一泥漿比重、相同孔深的壓力差是不變的，可以通過(guò)改變其滲透性及其孔隙率來(lái)達(dá)到控制漏漿的目的[1]。為驗(yàn)證分析的合理性，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)成井試驗(yàn)，達(dá)到了控制漏漿的效果。

4.2 尋找漏漿規(guī)律

通過(guò)對(duì)漏漿鉆孔進(jìn)行分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，鉆孔漏漿情況有規(guī)律可循。

規(guī)律一：急性漏漿位置發(fā)生在孔深40.0m～42.0m之間。

規(guī)律二：初入卵石層前期漏漿急速，到達(dá)一定時(shí)間漏漿速率下降，以緩慢速度漏漿。

5 解決急性漏漿的措施

通過(guò)對(duì)漏漿規(guī)律的研究，對(duì)鉆進(jìn)速率及泥漿進(jìn)行調(diào)整，有效地解決了急性漏漿的難題。具體有如下措施。

5.1 預(yù)防急性漏漿

漏漿情況在卵石層算是一種比較常見(jiàn)的現(xiàn)象，根據(jù)其特性進(jìn)行相應(yīng)處理可有效地避免工程事故的發(fā)生。在鉆機(jī)鉆進(jìn)卵石層后，泥漿被稀釋?zhuān)酀{比重大于該層水的重度，再加上水頭差的壓力，泥漿通過(guò)卵石之間的孔隙擠入。卵石孔隙、泥漿比重和水頭差越大，漏漿速度越快?？變?nèi)泥漿液面會(huì)隨著泥漿的滲入而迅速下降，因此準(zhǔn)備好充足的備用泥漿，預(yù)防孔壁坍塌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄，漏漿主要發(fā)生在鉆桿進(jìn)入卵石層1m～2m的時(shí)候，隨著泥漿充填卵石間的孔隙，漏漿量逐漸減少。因此前期需準(zhǔn)備充足的泥漿，防止漏漿速度過(guò)快、漏漿量大等情況，造成孔內(nèi)泥漿得不到及時(shí)補(bǔ)充而塌孔[2]。

前期準(zhǔn)備鉆孔泥漿池里的泥漿不得少于3～4倍孔體積的優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿比重控制在1.10～1.15。并在周?chē)鷾?zhǔn)備一個(gè)不少于6倍孔體積的備用泥漿池，必要時(shí)用挖機(jī)打開(kāi)備用泥漿池圍堰，及時(shí)填補(bǔ)漏漿。自來(lái)水管作為應(yīng)急水源，備用泥漿快要漏完時(shí)開(kāi)啟，同時(shí)加入膨潤(rùn)土混合作為應(yīng)急泥漿，避免漏漿嚴(yán)重造成塌孔事故。

5.2 防止坍孔

為確保成孔過(guò)程中上層較厚的砂層不會(huì)出現(xiàn)塌孔，以及鉆進(jìn)過(guò)程中的泥沙和碎石能夠在泥漿的作用下帶出，泥漿比重的配比與粘度的調(diào)整至關(guān)重要。泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土配置，泥漿比重控制在1.10g/cm3～1.15g/cm3。上層易坍塌砂層放慢鉆進(jìn)速度，確保泥漿充分護(hù)壁，預(yù)防塌孔。在鉆進(jìn)過(guò)程中，使用泥漿三件套，1h檢測(cè)一次泥漿比重、粘度、含砂率等指標(biāo)，每層土檢測(cè)不得少于1次。測(cè)得的結(jié)果與設(shè)計(jì)值對(duì)比，各項(xiàng)指標(biāo)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)上下浮動(dòng)，并參考現(xiàn)場(chǎng)孔壁及漿液情況適當(dāng)調(diào)整[3]。

盡量保持孔內(nèi)泥漿面維持在與地面齊平的位置，鉆機(jī)鉆進(jìn)砂層期間砂質(zhì)顆粒在泥漿壓力差及粘聚力的作用下保持穩(wěn)定，為確保安全，孔內(nèi)泥漿面最低不得低于地面下1m。

5.3 控制鉆進(jìn)效率和泥漿比重

上層砂層放慢鉆進(jìn)速度，確保砂層鉆孔泥漿護(hù)壁達(dá)到理想的效果。卵石層鉆進(jìn)過(guò)程中根據(jù)漏漿情況調(diào)整鉆進(jìn)速率。鉆進(jìn)過(guò)程中泥漿比重保持在1.10g/cm3～1.15 g/cm3，鉆進(jìn)至卵石層由于急性漏漿，泥漿比重變化比較大，需加大測(cè)量頻率，每進(jìn)尺1m測(cè)量一次，防止泥漿比重過(guò)低導(dǎo)致塌孔，同時(shí)避免泥漿比重過(guò)大導(dǎo)致“死井”。成孔后及時(shí)洗井，洗井時(shí)泥漿比重控制在1.05g/cm3～1.10 g/cm3，粘度在 16S～18S[4]，確保減壓井的出水量達(dá)到預(yù)期效果。

6 體會(huì)

在卵石層鉆進(jìn)成井過(guò)程中，出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象較為普遍，特別是對(duì)于上部砂層較厚時(shí)，出現(xiàn)急性漏漿，往往會(huì)造成塌孔。通過(guò)本工程實(shí)踐有幾點(diǎn)深刻體會(huì)：

①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，卵石層急性漏漿現(xiàn)象往往發(fā)生在剛鉆進(jìn)卵石層1～2m的位置，急性漏漿持續(xù)10min～20min，過(guò)后會(huì)以持續(xù)可控的速度漏漿，故應(yīng)做好前期預(yù)防急性漏漿工作尤為重要，備好充足的泥漿。

②嚴(yán)格控制泥漿比重，成孔過(guò)程中泥漿比重控制在1.10g/cm3～1.15 g/cm3，洗井時(shí)泥漿比重控制在1.05g/cm3～1.10 g/cm3，既能防止塌孔，又能確保減壓井的出水量。

③控制鉆進(jìn)速率和泥漿性能檢測(cè)頻率，確保泥漿充分護(hù)壁，預(yù)防急性漏漿導(dǎo)致塌孔。