浅层高承压水地层工程地质钻探技术

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1、浅层高承压水地层工程地质钻探技术浅层高承压水造成施钻和封孔非常困难，该文通过工程实例，介绍浅层高承压水地区钻探工艺和封孔技术，为此类地层钻探提供借鉴。承压水；封孔；跟管钻进；加重泥浆1•工程概况地质概况。西宝客运专线常兴渭河特大桥位于渭河冲积平原区和秦岭山前（嫄前）洪积平原区。沿线所经地区地层以第四系冲、洪积黏性土、砂类土、碎石类土为主，总厚度大于300m（图1）。沿线地下水类型主要是第四系松散层孔隙潜水和孔隙承压水，其补给来源主要为大气降水、河水、人工灌溉地表水体垂直入渗及秦岭山区基岩裂隙水的侧向补给。其中陈家村跨渭河特大桥处就发现有承压水，该处承压水的隔水层为第四系上更新

2、统上部冲积粉质黏土，厚约20m。多层承压水层为渭河南岸紧靠秦岭山前洪积扇中细砂层，洪积扇前缘多处可见上升泉水出露，承压水受渭河南岸山前洪积扇地下水补给，承压水水头高，水量大且稳定。此次工程地质勘探钻探孔分布于该区域，钻孔大多在二十几米后见砂层，并出现承压水且压力较大。钻探技术要求。该工点为西宝客运专线常兴渭河特大桥跨渭河段，钻孔设计深度80m,一般开孔直径为150mm,根据孔深调整，终孔直径一般大于91mm,钻探目的是了解地层、水文情况，为渭河铁路特大桥设计和施工提供依据。2.施钻过程承压水的出现。2009年4月12号，Z-702号孔、里程KD582+620孔进行钻探过程中，

3、当钻至25.20m时突然出现承压水上涌，水头压力较大，呈喷射状喷出孔口，喷射高度6m左右（图2）,致使钻探工作无法进行。因勘探未能满足地质技术要求，必须采取新的钻探工艺来保证钻探工作的顺利进行。水文地质数据的测试。承压水出现后，为取得第一手资料，进行了涌水量和水头高度的测量。涌水量采用三角堰量测，堰口水头高度135mm,涌水量Q=800.05m3/d。水头高度采用压力表测量，将压力表连接在套管口上，测出水头压力为0.9kg/cm2（图3）o从取得参数可看出，承压水流量很大,且持续稳定，静水柱压力高度可达9m。下套管隔离出水层。由于承压水层在25.2米钻孔孔深相对较浅，采取了下

4、146mm套管跟管钻进的措滋进行止水，钻至28.10m时进入了粉质黏土隔水层，可进行正常钻进，但当钻至31.2m时又遇到了砂层，出现了第二层承压水，146mm套管跟下至30.61m无法再跟进下去，钻探一时无法继续进行，分析需采取释压解决施工困难。重新开孔。由于在原孔位继续钻进处理起来相对费时费力且效果不好，遂采取将钻孔向小里程方向（里程KD582+617.50）向移2.50m重新开孔钻进,把原孔作为卸压孔让水继续流淌，并总结原孔施钻的经验，准备齐全钻探套管和一些必备的材料，在钻进时，加大泥浆粘度和比重，并快速穿透承压水层，并立即下入管套的方法封水。采取这个措施后，在重新开孔钻

5、进时，5.20m出现涌水（分析为原孔承压水通过地表渗透的涌水），之后采取跟管钻进、加大泥浆比重等措施钻进效果较好。32.60m时当出现第二层承压水时立即采用下127mm套管止水成功。57.50m时出现了第三层承压水，由于钻孔较深，跟管钻进已很困难,因孔壁粉质黏土层较稳固，遂采取继续加大泥浆粘度和比重施钻的方法，依靠泥浆液柱压力降低水头压力钻至设计孔深，完成了该孔的勘探任务。在之后的其它钻孔均采取跟管钻进、加大泥浆比重等措施均取得成功，顺利完成本工点的勘探任务。2.止水封孔承压水止水封孔的重要性和困难程度。钻孔结束后，由于孔内或套管壁冒水，如何封孔，又是面临的一个难题。现场发现

6、有以前施钻过的钻孔，由于封孔措施不当，造成封孔失败，数年后孔位位置仍在冒水，地面塌陷，这将破坏地下水水系的平衡，且会给后面的施工带来很大的隐患，长年的涌水携带出了大量的泥沙造成钻孔位置地层疏松，地面塌陷，使后续桥墩施工难度增大，并形成很大的安全隐患。现场先后采用砸入木桩、投石料，灌浇混凝土，但是封水没有成功，水仍然从孔壁或距钻孔数米远处涌出。封孔措施。经分析，要封孔成功，要保证在钻孔一定深度内封堵钻孔，如封堵过浅，压力水便会压裂钻孔周围的地层，从钻孔旁边冒出，如出现这种情况，采取补救封孔措施相当困难，几乎无处下手。现场采取钻孔结束后迅速往套管内投入部分20〜80mm粗骨石料，

7、填粗骨石料的目的是降低承压水压，将粗骨料充填到具孔深12米左右后（保证进入第一层承压水顶部以上一段距离），再起拔套管时在孔内最少保留146mm套管15m,套管下入深度越深封水效果越好。然后在套管周围挖深2.00m,直径1.2m的坑，将套管和孔壁尽可能夯实，然后浇注上混凝土沉台（图4）,防止承压水套管外壁顶出。待混凝土凝固有一定的强度后，同时从套管口也向孔内灌入混凝土至孔口，封堵钻孔结束，建立封水标志。通过现场验证封孔效果良好。2.经验和体会浅孔钻进采取套管封承压水层是一个简单快捷的办法，在钻探之前要做好