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        淺析鉆孔壓水試驗技術(shù)在基坑施工中的實踐應(yīng)用

        2021-12-06 23:08:10王婧朱貝貝
        科學(xué)與生活 2021年23期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)措施

        王婧 朱貝貝

        摘要:對施工地區(qū)的巖體進(jìn)行鉆孔高壓壓水試驗,以了解巖體在高水頭壓力下產(chǎn)生劈裂的臨界水壓力、巖體裂隙對高壓水流長時間沖蝕作用的抗御能力等;對施工中壓力管道部位的巖體進(jìn)行鉆孔壓水試驗,了解巖體在不同的高壓水流下的透水性變化情況,為保障基坑的穩(wěn)定設(shè)計提供可靠的資料。

        關(guān)鍵詞:鉆孔壓水試驗;巖體裂隙;基坑施工;技術(shù)措施;試驗步驟

        壓水試驗是用高壓方式把水壓入鉆孔,根據(jù)巖體吸水量計算了解巖體裂隙發(fā)育情況和透水性的一種原位試驗。壓水試驗是用專門的止水設(shè)備把一定長度的鉆孔試驗段隔離出來,然后用固定的水頭向這一段鉆孔壓水,水通過孔壁周圍的裂隙向巖體內(nèi)滲透,最終滲透的水量會趨于一個穩(wěn)定值。根據(jù)壓水水頭、試段長度和穩(wěn)定滲入水量,可以判定巖體透水性的強(qiáng)弱。通常以透水率q表示,單位為呂榮(Lu)。定義為:壓水壓力為1MPa時,每米長度每分鐘注入水量1L時,稱為1Lu。q=Q/(P*L)式中,q為透水率,Lu;Q為壓入流量,L/min;P為作用于試段內(nèi)的全壓力,MPa;L為試段長度,m。

        壓水試驗鉆孔的開孔,用φ94mm的合金鉆具鉆穿地表松散堆積層及全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化巖石,并下入φ91mm套管保護(hù)孔壁。然后采用φ91mm及φ75mm金剛石鉆具造孔,一般在進(jìn)尺5m左右后停止鉆進(jìn),取出鉆具進(jìn)行鉆孔壓水試驗。

        鉆孔壓水試驗必需將試驗段和上部已經(jīng)試驗的孔段隔離開來,按照國內(nèi)已有的工程經(jīng)驗,止水栓塞長度大于8倍鉆孔直徑時,可以有效地減小栓塞漏水,并且繼續(xù)增加栓塞長度對于降低繞栓塞滲漏意義不大。根據(jù)上述經(jīng)驗并且結(jié)合施工工程的實際,采用特制的橡膠栓塞,在φ91mm鉆孔中用8個栓塞中間加有鋼質(zhì)墊片作為止水栓塞,在φ75mm鉆孔中用6個栓塞中間加有鋼質(zhì)墊片作為止水栓塞,通過在試驗過程中從工作管外測量孔內(nèi)地下水變化情況,表明止水效果良好,可有效地將試驗段與上部已經(jīng)試驗的孔段隔離。

        由于壓水試驗采用鉆桿作為工作管,鉆桿接手在車制加工時很難絕對吻合,在長期使用過程中變形較大,可能成為試驗用水滲漏的一個途徑。在現(xiàn)場試驗過程中,首先在鉆桿接手部位纏繞棉線,并且抹上黃油,然后再扭緊鉆桿,經(jīng)過檢查,這種方法能有效地解決試驗用水從鉆桿接手部位的滲漏。

        鉆孔壓水試驗應(yīng)隨鉆孔的加深自上而下地用單栓塞分段隔離進(jìn)行。試驗應(yīng)按三級壓力、五個階段進(jìn)行(P1-P2-P3-P2-P1)。本次壓水試驗共分5段進(jìn)行,每段分5個壓力階段,即0.15MPa、0.3 MPa(0.35)、0.45 MPa(0.5)。

        一、壓水試驗步驟:

        1、清洗鉆孔:

        (1)洗孔采用壓水法,洗孔時鉆具應(yīng)下到孔底,流量應(yīng)達(dá)到水泵的最大出力。

        (2)洗孔應(yīng)至孔口回水清潔,肉眼觀察無巖粉時方可結(jié)束。當(dāng)孔口無回水時,洗孔時間不得少于15min。

        2、試段隔離:

        (1)下栓塞前應(yīng)對壓水試驗工作管進(jìn)行檢查,不得有破裂、彎曲、堵塞等現(xiàn)象。

        接頭處應(yīng)采取嚴(yán)格的止水措施。

        (2)采用氣壓式或水壓式栓塞時,充氣(水)壓力應(yīng)比最大試段壓力P3大0.2MPa~0.3MPa,在試驗過程中充氣(水)壓力應(yīng)保持不變。

        (3)栓塞應(yīng)安設(shè)在巖石較完整的部位,定位應(yīng)準(zhǔn)確。

        (4)當(dāng)栓塞隔離無效時,應(yīng)分析原因,采取移動栓塞、更換栓塞或灌制混凝土塞位等措施。移動栓塞時只能向上移,其范圍不應(yīng)超過上一次試驗的塞位。

        3、水位觀測:

        下栓塞前首先觀測1次孔內(nèi)水位,試段隔離后,再觀測工作管內(nèi)水位。

        4、流量的觀測:

        (1)在向試段送水前,應(yīng)打開排氣閥,待排氣閥連續(xù)出水后,再將其關(guān)閉。

        (2)流量觀測前應(yīng)調(diào)整調(diào)節(jié)閥,使試段壓力達(dá)到預(yù)定值并保持穩(wěn)定。

        (3)流量觀測工作應(yīng)每隔1min~2min進(jìn)行1次。當(dāng)流量無持續(xù)增大趨勢,且5次流量讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終值的10%,或最大值與最小值之差小于1L/min時,本階段試驗即可結(jié)束,取最終值作為計算值。

        (4)將試段壓力調(diào)整到新的預(yù)定值,重復(fù)上述過程,直到完成該試段的試驗。

        (5)在降壓階段,如出現(xiàn)水由巖體向孔內(nèi)回流現(xiàn)象,應(yīng)記錄回流情況待回流停止,流量達(dá)到本條(3)的標(biāo)準(zhǔn)后方可結(jié)束本階段試驗。

        (6)在試驗過程中,對附近受影響的露頭、井、硐、孔泉、等應(yīng)進(jìn)行觀測。

        (7)在壓水試驗結(jié)束前,應(yīng)檢查原始記錄是否齊全、正確,發(fā)現(xiàn)問題必須及時糾正。

        二、試驗資料整理:

        試驗資料整理應(yīng)包括校核原始記錄,繪制P-Q曲線,確P-Q定曲線類型和計算試段透水率等。繪制P-Q曲線時,應(yīng)采用統(tǒng)一比例尺,即縱坐標(biāo)(P鈾)1mm代表0.01MPa,橫坐標(biāo)(Q軸)1mm代表1L/min。曲線圖上各點應(yīng)標(biāo)明序號,并依次用直線相連,升壓階段用實線,降壓階段用虛線。試段的P-Q曲線類型應(yīng)根據(jù)升壓階段P-Q曲線的形狀以及降壓階段P-Q曲線與升壓階段P-Q曲線之間的關(guān)系確定。

        當(dāng)P-Q曲線中第4點與第2點、第5點與第1點的流量值絕對差不大于1L /min 或相對差不大于5%時,可認(rèn)為基本重合。試段透水率采用第三階段的壓力值(P3)和流量值(Q3)按下式計算:

        q=Qmax/(L×pmax)

        上述式中:q——為試驗段巖體的透水率(Lu);

        Qmax——為最大壓力階段對應(yīng)的計算流量(l/min);

        Pmax——為最大壓力階段對應(yīng)的試段壓力(MPa);

        L——為試驗段的長度(m);

        由試驗結(jié)論可得到勘察區(qū)內(nèi)地層巖性的滲流類型,在16m以上的地層由于裂隙較多,空隙較大,壓水試驗無法開展,壓力無法達(dá)到預(yù)定要求,因此選擇16.3-40.1m約25米的地層分5段進(jìn)行壓水試驗,得出各層的滲流類型及滲透系數(shù),并根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,最后對各段滲透系數(shù)賦予權(quán)重得到平均值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]李念軍.論鉆孔壓水試驗參數(shù)選擇及成果計算方法[J].云南水力發(fā)電,2008,(1).25-27.

        [2]魏寧,李金都,傅旭東.鉆孔高壓壓水試驗的數(shù)值模擬[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2006,(5).1037-1042.doi:10.3321/j.issn:1000-6915.2006.05.028.

        [3]倪紹虎,何世海,汪小剛,等.裂隙巖體水力學(xué)特性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2012,(3).488-498.

        [4]陳隆盛.基坑注水設(shè)計方案實例[J].山西建筑,2007,(14).85-86.

        作者簡介:王婧(1994-)女,漢族,陜西韓城人,助理工程師,本科,單位:陜西省一三一煤田地質(zhì)有限公司,研究方向:工民建專業(yè)

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