1.江苏省地质环境勘查院；2江苏省地质工程勘察院 江苏南京 211100
摘要：在碎石地层钻进时，如果钻探工艺选择不当，易造成孔内事故多，效率低、质量差、成本高。本文就这个问题阐述了水泥浆封孔防塌堵漏工艺在碎石土地层工程勘察的应用。
关键词：水泥浆封孔塌堵漏工艺；碎石土地层；应用；
对于碎石土地层，在钻进过程中，由于地层渗透性较强，往往造成冲洗液的流失，不返浆，而无法维持冲洗液的正常循环。常用的泥浆护壁措施效果较差，如果处理不当，易造成钻进穿越碎石土时孔壁坍塌，严重时可能会引起孔内各种事故的发生，而被迫停钻进行长时间地反复地孔内处理，有时甚至使事故恶化，导致钻孔报废。因此，在碎石地层钻进时，如果钻探工艺选择不当，易造成孔内事故多，效率低、质量差、成本高。
在碎石土内钻进，正常的使用冲洗液是个关键问题，冲洗液引起地层遇水不稳定的水化机理主要是表面水化作用和渗透水化作用，由于水化的作用将会造成孔壁的坍塌。为此我们应该采用符合地层的优质冲洗液。
一、水泥浆封孔堵漏的方法
根据碎石土地层结构特点，在实践中通过不断的试验，逐步摸索出一套行之有效的防塌堵漏方法和措施。用φ110mm或φ130mm的钻具，配用优质的冲洗液加防塌剂（低荧光特效封堵防塌降滤失剂FSL-1）。穿越碎石土后，采用M5~M10的水泥砂浆和5%~10%的快干剂调均匀后，用水泵注入要封堵的孔段，凝固孔壁，以达到防塌堵漏的目的。
二、水泥浆堵漏的工艺原理
水泥价格低廉，材料来源广。与岩石颗粒或裂隙层面，胶结强度大，是一种效果很好的堵漏材料。对处理孔内坍塌、漏浆、曾应用过很多类型的水泥浆液，如普通水泥浆，胶冻水泥浆，速凝早强水泥浆等。在不同条件下，选用不同的浆液均能有效的胶结孔壁裂隙岩石，堵塞孔隙，裂隙岩层的漏失通道。水泥浆可以用泵注入，也可以采用专用灌入器送入孔内混合。如果钻孔很浅时，可将水泥做成球投入孔内。当地下水活动强烈时，可将水泥混以速凝剂或其它惰性材料做成快干水泥球或装入塑料袋，从孔口投入或用岩心管送入需要封闭的孔段，用捣实的方法将其挤入裂隙内。随着我国水泥品种的不断增加，新的水泥外加剂（速凝、早强或缓凝剂）等陆续的出现，水泥护孔堵漏方法的应用范围越来越广。冲洗液的浓度要调整适当，避免造成孔壁坍塌。钻进时操作不当，会导致孔内复杂情况的发生，不仅增加了成本也增加了施工的危险性。
三、某工地的应用及效果
新建宁安铁路属于国家重点项目，勘察技术要求高。在安徽省芜湖市境内某建设标段，地层结构特点是覆盖层中分别10~15m渗透性较强的碎石土，且下伏基岩为岩溶中等发育的灰岩，地层结构复杂。勘察技术要求进入完整基岩不小于15m终孔，该技术要求给钻探施工带来了很大的挑战。因此，认真研究碎石土层钻探的施工技术和工艺，是保证钻探质量和圆满完成钻探任务的关键。
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1、地层结构条件
覆盖层上部为软塑-硬塑状黏性土，厚度约30-40m左右；下部为碎石土层，厚度约10-15m，颗粒组成中砾径20-150mm的卵砾石，含量约占60%-70，该地层透水性大，钻进时漏水漏浆严重，孔壁极易坍塌。下伏基岩为岩溶中等发育的灰岩，亦漏水严重。
2、施工方法选择
鉴于以上的地层情况，拟定了两套方案。
第一套方案：跟管钻进法。在碎石土穿越过程中，采用跟管钻进法，将护壁管下至砂卵砾石底部，隔住碎石土以防止坍塌。第二套方案：水泥防塌堵漏法。钻进穿越碎石土后，用M5水泥砂浆和快干剂封住碎石土层，达到防塌的目的，再继续钻进。
由于跟管钻进法，套管需下入约50m，一般要下入双层套管，下入及起拔套管均较为困难，由此可能造成大量的人力、物力浪费，使成本增加。而水泥浆封孔发，材料价格较为低廉、且来源广，便于施工。经经济、技术等必选，确定采用水泥浆封孔法。
3、水泥浆封孔施工
采用φ110mm或φ130mm的大口径复合片钻头进行钻进。在碎石土钻进过程中，为确保取芯的质量和钻孔质量，钻进参数遵循“低压力、中钻速、小泵量”的原则，以达到平稳的钻进速度为宗旨。因为压力过大，容易出现岩芯堵塞现象；转速过高容易造成孔壁的坍塌；泵量过大会冲毁岩芯导致钻进困难，取芯质量下降。在钻探过程中，为确保冲洗液的浓度和质量，回次进尺控制在0.80—1.20m左右。发现堵芯，立即起钻。起下钻要缓慢，避免孔内产生较大的抽吸作用，引起浆液的强烈激荡，导致孔壁坍塌。当在钻进过程中感觉无振动和跳动时，说明已穿过碎石土层。在进入下伏基岩0.50-1.00米左右时，起钻取出岩芯。
随后，孔内重新下入钻具，至碎石土底部，这时用水泵把调配好的水泥浆（M5砂浆和一定比例的快干剂）适量注入孔内，使孔内碎石土层段充满水泥浆，封住碎石土层不致其坍塌以达到护壁作用，注浆结束后起钻。待水泥浆凝固12~24小时后成形，再采用φ91mm的金刚石钻头进行钻进，钻至原来的孔深，取出凝固的水泥土。
4、处理效果
经过注浆处理，孔内碎石土层已被水泥砂浆封住，不用再担心坍塌、掉块、卡钻等事故的发生，可以放心的正常的钻进了。即使下伏基岩漏水，也不用担心，清水钻进也没事。试验证明使用此方法，达到了很好的效果，降低了成本，提高了效率，满足了勘察设计要求。
四、结论
在钻进较松散且渗透性强的碎石土层时，通过采用水泥浆封孔工艺，达到地层防塌堵漏的良好效果。不仅保证了工程质量和施工的进度，同时降低了成本，提高了工作效率。为下一个钻探施工环节，打下了坚实的基础。
论文作者:乜品来
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/22
标签：碎石论文; 水泥浆论文; 地层论文; 土层论文; 水泥论文; 快干论文; 基岩论文; 《基层建设》2017年第23期论文;