广州市盾建地下工程有限公司 广州 510030
摘要：随着人类社会的发展和进步，地质钻探己经广泛地应用到人们生活中，对人们的生活产生了严重影响。改革开放实施以来，我国已经进行了很多地质勘探作业，促进了经济发展，为工作地质钻探技术的发展鉴定了基础。[1]本文针对在城市中地质钻探施工用水问题，结合广州地铁十四号线一期工程某标段的工程实例，阐述水资源回收循环利用的地质钻探技术，以指导类似施工。
关键词：地质钻探；水资源；循环利用；环境保护
1.工程概况
广州市轨道交通十四号线工程【施工8标】土建施工项目位于广州市白云区，线路北起于竹料明挖段区间北端头，沿105国道向南行进，并达中间风井后，继续向南前行，沿105国道下穿105国道，最后进入太和站南端头。该工程盾构区间主要包含【竹中区间】及【中太区间】两个区间。
盾构施工前需利用地质钻探的方法探清沿线详细情况，提前做好掘进参数判断工作。然而，该项目地处广从路面上方，钻孔需要的水源难以供求，且对文明施工要求极高。若不解决钻探施工中的供水问题，地质补钻和探测将无法如期正常进行。
2.技术方案原理与设计
2.1技术方案原理
本技术自主研制出了一种新型地下钻孔装置，其包括钻杆、弹性套、储水箱和位于储水箱内的水泵，储水箱的底部设有通孔，弹性套塞设于通孔，且弹性套的一端位于储水箱内，另一端伸出储水箱，钻杆设有钻头的一端位于弹性套内，另一端穿过储水箱，钻杆的通水系统与水泵的出水口连通。
由于弹性套具有弹性，钻孔时，弹性套可伸缩压在地面，与地面结合形成一个密封水槽，泥土砂石随着水流进入弹性套内，并从弹性套溢出至储水箱内，不会排到城市地下管道，避免对城市地下管道造成堵塞，减少环境污染；且进入储水箱内的水通过水泵重新输送至钻杆的用水系统，使水能够得到循环利用，节省水资源。
2.2技术方案设计
钻探施工水资源回收及循环利用技术是通过制作一个简易泥浆收集容器，放置于钻机底部，容器底部加垫麻袋或碎布用于止漏，相应位置开孔并加设套管引导施工泥浆水准确地从钻孔里漫进收集容器，从而达到泥浆水回收的目的，同时把钻机吸浆头放进容器内，施钻过程中循环利用容器内的泥浆进行护壁携渣，大大节省了膨润土和水泥的购置费用，既环保又经济。如下图1所示。
图1 钻探施工泥浆回收及循环利用装置示意图
2.2.1制作泥浆回收及循环利用装置
水资源回收及循环利用装置共由收集容器、引导套管、止漏麻袋等组成。
收集容器：尺寸1.5m×1m×0.2m（长×宽×高），薄钢板焊接而成，底部开孔φ=150mm（比正常施钻时用的φ=108mm钻头略大）；
引导套管：直径同收集容器底部开孔直径φ=150mm，长L=70cm，可用废旧抽芯管改造而成，带卡具，如图2所示；
止漏麻袋：可固定于收集容器底部，可用碎布等代替；
转运斗车：一般手推斗车改造而成，用于泥浆、杂物等的转运。
图2 泥浆收集容器及引导套管示意图
2.2.2钻机就位
一切准备就绪后，按传统方法在钻机架底部加设滚筒，人工慢慢把钻机移动到设计孔位。
2.2.3钻机垫高
垫高高度约25cm，比收集容器略高，先将钻机架一侧撬起用木方垫好，再垫另一侧。
2.2.4水资源回收及循环利用装置就位
钻机垫高平稳后，则可把泥浆水收集容器推进钻机底部，开孔对准设计孔位，然后用木板把容器与钻机架之间的空隙（约5cm）垫实，把容器和麻袋压实，以防泥浆渗漏。
2.2.5施钻至一定深度后，加设引导套管
使用φ=150mm的钻头从地表往下钻约50cm后，起钻，把钻头更换为正常施钻时使用的钻头（φ=108mm），并在成形钻孔内加设泥浆引导套管，套管顶部与收集容器齐平。
2.2.6继续钻进至设计深度
利用更换后的钻头钻进，泥浆水通过套管的引导溢进收集容器，容器底部的麻袋等可以有效防止渗漏；施工过程中把钻进抽浆头放进泥浆收集容器，循环利用收集的泥浆进行携渣护壁，必要时可往容器加入膨润土或者水泥；由于钻机尺寸所限，并考虑到操作的简易性，收集容器不宜太大，因此容器容量有限，施工过程中应根据需要对容器内的泥浆进行清理转运，以防溢出。
2.2.7一孔完成后，按上述方法把钻机移动至下一孔位，继续循环施工。
2.3施工技术要求
2.3.1检查是否严格按测量工程师测放的孔位施工，且不得擅自移动孔位。
2.3.2用钻机开孔之后，对可能存在地下管线的钻孔，各机台必须在总包单位的交底下并确定无管线后，才可用钻机钻进。
2.3.3在钻探过程中，如遇不明障碍物，钻机出现异常情况，必须立即停机并通知现场管理人员或技术人员，在同意后，并不违背技术要求的前提下，挪动孔位。重新探测（仪器探测、人工探测）和调查后，方可开钻。[2]
2.3.4在软土或砂土钻探时，如有缩孔、塌孔等异常现象，应立即作好详细、准确的记录，并采取适合的护壁措施。记录的内容有：缩孔、塌孔起止位置深度、严重程度等。
2.3.5每个钻孔都必须测定地下水的初见水位和稳定水位，包括水上钻孔。
2.3.6钻探完毕后，采用水泥浆和岩石芯样进行全孔封孔，恢复原质地面。
3.创新性与效果
该技术实现了施工泥浆水的有效回收及循环利用，切实减少钻探施工对周围环境的影响，改善现场文明施工问题，减少施工给社会带来的不利影响；避免了工程停滞的风险，避免了潜在的罚款及处理费用；实现了施工用水的有效回收及循环利用，避免了传统钻探施工现场水及泥浆水四处流散的现象，改善现场文明施工问题，达到相关规范及政府部门的要求。
该技术在广州市轨道交通十四号线一期施工8标【太和站-竹料站】土建工程施工项目中得到成功应用，取得了显著的经济效益和社会效益。
结束语
这项新设备的研发运用总体上来说是成功的，但在运用中也存在着一些问题，具体如下：
①由于套管和储水收集容器二者之间无法完美自密封，施钻过程中泥浆会从二者之间的缝隙中微渗。
②储水装置内的泥浆需定期清理转运。因此，如能解决容器重量问题，如采用轻型材料等，加大容器容量，相信泥浆清理效率将进一步提高。
针对上述问题，下一步的改进措施：
①在套管相应位置设置一圈宽缘密封橡胶，当套管就位后，把宽缘密封橡胶套住收集容器突起圈，并箍紧，该装置使用效果会更加明显。
②改进容器材质，选取强度大的塑料材质做为储水容器。
参考文献
[1]杨洪.地质钻探技术及应用研究[J].中国新技术新产品.2016（05）.
[2]黄涛.浅析地质钻探技术[J]科技信息.2011（30）.
论文作者:关丽娟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/20
标签：泥浆论文; 容器论文; 钻机论文; 套管论文; 钻孔论文; 循环利用论文; 地质论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;