何海峰

淺層高承壓水造成施鉆和封孔非常困難，該文通過(guò)工程實(shí)例，介紹淺層高承壓水地區(qū)鉆探工藝和封孔技術(shù)，為此類(lèi)地層鉆探提供借鑒。

承壓水；封孔；跟管鉆進(jìn)；加重泥漿

1.工程概況

地質(zhì)概況。西寶客運(yùn)專(zhuān)線常興渭河特大橋位于渭河沖積平原區(qū)和秦嶺山前（塬前）洪積平原區(qū)。沿線所經(jīng)地區(qū)地層以第四系沖、洪積黏性土、砂類(lèi)土、碎石類(lèi)土為主，總厚度大于300m（圖1）。

沿線地下水類(lèi)型主要是第四系松散層孔隙潛水和孔隙承壓水，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水、河水、人工灌溉地表水體垂直入滲及秦嶺山區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給。其中陳家村跨渭河特大橋處就發(fā)現(xiàn)有承壓水，該處承壓水的隔水層為第四系上更新統(tǒng)上部沖積粉質(zhì)黏土，厚約20m。多層承壓水層為渭河南岸緊靠秦嶺山前洪積扇中細(xì)砂層，洪積扇前緣多處可見(jiàn)上升泉水出露，承壓水受渭河南岸山前洪積扇地下水補(bǔ)給，承壓水水頭高，水量大且穩(wěn)定。

此次工程地質(zhì)勘探鉆探孔分布于該區(qū)域，鉆孔大多在二十幾米后見(jiàn)砂層，并出現(xiàn)承壓水且壓力較大。

鉆探技術(shù)要求。該工點(diǎn)為西寶客運(yùn)專(zhuān)線常興渭河特大橋跨渭河段，鉆孔設(shè)計(jì)深度80m，一般開(kāi)孔直徑為 150mm，根據(jù)孔深調(diào)整，終孔直徑一般大于91mm，鉆探目的是了解地層、水文情況，為渭河鐵路特大橋設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。

2.施鉆過(guò)程

承壓水的出現(xiàn)。2009年4月12號(hào)，Z-702號(hào)孔、里程KD582+620孔進(jìn)行鉆探過(guò)程中，當(dāng)鉆至25.20m時(shí)突然出現(xiàn)承壓水上涌，水頭壓力較大，呈噴射狀噴出孔口，噴射高度6m左右（圖2），致使鉆探工作無(wú)法進(jìn)行。因勘探未能滿(mǎn)足地質(zhì)技術(shù)要求，必須采取新的鉆探工藝來(lái)保證鉆探工作的順利進(jìn)行。

水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的測(cè)試。承壓水出現(xiàn)后，為取得第一手資料，進(jìn)行了涌水量和水頭高度的測(cè)量。涌水量采用三角堰量測(cè)，堰口水頭高度135mm，涌水量Q=800.05m3/d。水頭高度采用壓力表測(cè)量，將壓力表連接在套管口上，測(cè)出水頭壓力為0.9kg/cm2（圖3）。從取得參數(shù)可看出，承壓水流量很大，且持續(xù)穩(wěn)定，靜水柱壓力高度可達(dá)9m。

下套管隔離出水層。由于承壓水層在25.2米鉆孔孔深相對(duì)較淺，采取了下 146mm套管跟管鉆進(jìn)的措施進(jìn)行止水，鉆至28.10m時(shí)進(jìn)入了粉質(zhì)黏土隔水層，可進(jìn)行正常鉆進(jìn)，但當(dāng)鉆至31.2m時(shí)又遇到了砂層，出現(xiàn)了第二層承壓水， 146mm套管跟下至30.61m無(wú)法再跟進(jìn)下去，鉆探一時(shí)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，分析需采取釋壓解決施工困難。

重新開(kāi)孔。由于在原孔位繼續(xù)鉆進(jìn)處理起來(lái)相對(duì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果不好，遂采取將鉆孔向小里程方向（里程KD582+617.50）向移2.50m重新開(kāi)孔鉆進(jìn)，把原孔作為卸壓孔讓水繼續(xù)流淌，并總結(jié)原孔施鉆的經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備齊全鉆探套管和一些必備的材料，在鉆進(jìn)時(shí)，加大泥漿粘度和比重，并快速穿透承壓水層，并立即下入管套的方法封水。

采取這個(gè)措施后，在重新開(kāi)孔鉆進(jìn)時(shí)，5.20m出現(xiàn)涌水（分析為原孔承壓水通過(guò)地表滲透的涌水），之后采取跟管鉆進(jìn)、加大泥漿比重等措施鉆進(jìn)效果較好。32.60m時(shí)當(dāng)出現(xiàn)第二層承壓水時(shí)立即采用下 127mm套管止水成功。57.50m時(shí)出現(xiàn)了第三層承壓水，由于鉆孔較深，跟管鉆進(jìn)已很困難，因孔壁粉質(zhì)黏土層較穩(wěn)固，遂采取繼續(xù)加大泥漿粘度和比重施鉆的方法，依靠泥漿液柱壓力降低水頭壓力鉆至設(shè)計(jì)孔深，完成了該孔的勘探任務(wù)。

在之后的其它鉆孔均采取跟管鉆進(jìn)、加大泥漿比重等措施均取得成功，順利完成本工點(diǎn)的勘探任務(wù)。

3.止水封孔

承壓水止水封孔的重要性和困難程度。鉆孔結(jié)束后，由于孔內(nèi)或套管壁冒水，如何封孔，又是面臨的一個(gè)難題?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有以前施鉆過(guò)的鉆孔，由于封孔措施不當(dāng)，造成封孔失敗，數(shù)年后孔位位置仍在冒水，地面塌陷，這將破壞地下水水系的平衡，且會(huì)給后面的施工帶來(lái)很大的隱患，長(zhǎng)年的涌水?dāng)y帶出了大量的泥沙造成鉆孔位置地層疏松，地面塌陷，使后續(xù)橋墩施工難度增大，并形成很大的安全隱患。

現(xiàn)場(chǎng)先后采用砸入木樁、投石料，灌澆混凝土，但是封水沒(méi)有成功，水仍然從孔壁或距鉆孔數(shù)米遠(yuǎn)處涌出。

封孔措施。經(jīng)分析，要封孔成功，要保證在鉆孔一定深度內(nèi)封堵鉆孔，如封堵過(guò)淺，壓力水便會(huì)壓裂鉆孔周?chē)牡貙?，從鉆孔旁邊冒出，如出現(xiàn)這種情況，采取補(bǔ)救封孔措施相當(dāng)困難，幾乎無(wú)處下手?，F(xiàn)場(chǎng)采取鉆孔結(jié)束后迅速往套管內(nèi)投入部分 20～80mm粗骨石料，填粗骨石料的目的是降低承壓水壓，將粗骨料充填到具孔深12米左右后（保證進(jìn)入第一層承壓水頂部以上一段距離），再起拔套管時(shí)在孔內(nèi)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?chē)谏?.00m，直徑1.2m的坑，將套管和孔壁盡可能夯實(shí)，然后澆注上混凝土沉臺(tái)（圖4），防止承壓水套管外壁頂出。待混凝土凝固有一定的強(qiáng)度后，同時(shí)從套管口也向孔內(nèi)灌入混凝土至孔口，封堵鉆孔結(jié)束，建立封水標(biāo)志。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證封孔效果良好。

4.經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)

淺孔鉆進(jìn)采取套管封承壓水層是一個(gè)簡(jiǎn)單快捷的辦法，在鉆探之前要做好充分的準(zhǔn)備，遇到承壓水層要快速通過(guò)，下套管封閉。

在鉆探過(guò)程中要經(jīng)常注意泥漿的變化，在泥漿中加入重晶石粉等加重材料來(lái)盡量加大泥漿比重，平衡地壓，泥漿變稀時(shí)要及時(shí)調(diào)整比重、粘度。

重視封孔工作，承壓水有一定的壓力，封孔時(shí)要保證有一定的深度，否則壓力水會(huì)從鉆孔周?chē)鷫毫淹翆用俺觯霈F(xiàn)這種情況后將很難補(bǔ)救。最好的辦法是孔內(nèi)保留部分套管，在套管內(nèi)外進(jìn)行封堵，孔內(nèi)保留套管的長(zhǎng)度要根據(jù)地層和孔內(nèi)承壓水的水頭壓力來(lái)決定。

[1]刑士學(xué)，徐瑩瑩.煤田鉆探封孔工藝[J].煤炭技術(shù)，2008

[2]鐵路鉆探技術(shù)手冊(cè)北京[M].北京：人民鐵道出版社，1978

[3]鐵路工程地質(zhì)鉆探規(guī)程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998