张伟 权三锋
中铁隧道局集团有限公司市政工程公司 浙江杭州 450001
摘要：深大竖井常使用反井钻法施工,但在饱和动态含水流砂与空腔地质条件下, 会发生无法返水返渣情况，致使孔内岩渣沉淀而堵塞，钻进无法继续，严重时会导致卡钻、埋钻等严重后果。传统的方法是:拌制0.4~0.55水灰比的水泥浆或水泥砂浆，通过注浆设备或人工自流输送浆液的方法进行注浆，利用浆液填充断层、裂隙、溶沟、溶槽，注浆液24小时后即可进行钻孔施工。这种方法适用于浅孔，并且孔内无渗水或者渗水里极小的导孔。但对于镜岭隧道竖井深度达226米的导孔，且存在渗水量极大的流沙段地层，传统的注浆方法无法满足要求。为此我们经过反复试验研究，我部先后采用注浆固砂及注入膨润土掺加木屑等措施对流砂层进行稳固，成功突破了镜岭隧道竖井饱和动态含水流砂层先导孔施工。在镜岭隧道竖井中的成功应用表明,该工艺成孔质量好、效率高,对在溶洞、空腔、导水断层等不利构造普遍发育的地区使用反井钻法施工具有一定借鉴意义。
关键词： 1 反井钻 2饱和动态含水流砂与空腔 3 深孔注浆 4 膨润土
项目简介：镜岭隧道竖井位于浙江省绍兴市新昌县境内，竖井深度226.16米，竖井内轮廓净直径为5.0m。地质情况复杂，有大量破碎带、夹泥层和流沙层，且地下水渗水量极大，岩石主要以玄武岩、凝灰质砂岩、凝灰岩为主，其中夹杂部分卵石，其中H250-193段为饱和动态含水流砂，由于钻孔扰动，极易发生塌孔，饱和动态含水流砂为竖井先导孔为竖井先导孔施工带来极大挑战。
1 导孔过流沙层施工方案
1.1方案确定
在竖井施工中，流沙地层是制约工期和造价的重要影响因素。目前穿越流砂层采用的基本方法有：
(1)冻结法：是目前遇到竖井施工穿流砂层的情况时，通常选择的最为可靠的传统方法。但冻结法施工工艺复杂，工期长，冻结费用和双层钢筋混凝土井壁造价极高。
(2)钻井法：钻井法施工与冻结法施工相比，可以降低造价2 0％。因设备重达千吨以上，适用深 400m 左右的厚表土层段井筒施工(在淮南等地区普遍使用该方法)。一般在新开井筒时，可以考虑的方法，但近些年来由于某些原因，采用较少。
(3)注浆固砂：是目前岩土工程界研究和实践的主要方向。特别是近些年随着科技进步新材料、新设备、新工艺等新技术的出现，取得了一定成果。
镜岭隧道竖井导孔钻孔深、孔径大、渗水量大，孔内情况复杂，钻进过程中，遇到断层破碎带、饱和动态含水流砂等地质不良段，出现塌孔、埋钻、卡钻、返水不畅等现象，影响正常钻进。根据竖井施工的实际情况，要对不良地质段进行注浆，目的是对导孔进行钻孔护壁，对反拉导井范围内的围岩进行固结，力求确保反井钻施工顺利进行。为此我们经过反复试验研究先后采用注浆固砂及注入膨润土掺加木屑等措施对流砂层进行稳固，成功突破了镜岭隧道竖井饱和动态含水流砂层先导孔施工使导孔顺利贯通。
1.2方案特点
（1）针对竖井先导孔流砂层施工，从经济及工艺角度出发选取了注浆固砂的方法对流砂层进行稳固，并进行后续施工。
（2）合理选择注浆材料，前期采用素混凝土注浆，富水流砂较严重区域注入膨润土，其中混入木屑，以达到护壁效果。
（3）膨润土护壁达到效果后，采取封孔高压深孔注浆，利用压强，进一步达到止水及固结效果。
2 施工工艺
据不良地质段情况的不同，采用不同施工措施：
对于水量小且地层较稳、层厚薄的地段，可以采取直接封闭井口，使用注浆泵对井内进行注浆，进而形成护壁及固结该段。
对于水量大，流砂层厚度大的地段，需使用膨润土掺加木屑护壁，再采取封孔高压深孔注浆进行稳固该段。
2.1具体施工工艺
2.1.1水量小且地层较稳、层厚薄的地段注浆方法
钻机钻进深度达到H322米深度时，发现出渣情况不正常，钻杆提拉困难，出现塌孔现象，塌孔位置为H322至H325，厚度3米。根据出渣情况，揭示为流沙地层。现场首先使用RAP-1000E空压机和十二烷基硫酸钠溶液进行扫孔洗孔，先进行12小时洗孔作业，吹出流沙状灰渣约6立方，现场制拌水泥浆，共用4吨水泥，并掺入一定量速凝剂，由井口直接注入，根据测量注浆高度5距离地表8米位置，停止注浆。经过12小时水泥凝固时间，进行二次扫孔，导孔顺利通过此段。
2.1.2水量大，流砂层厚度大的地段注浆方法
在钻进到H250-193时，此段因为钻孔深度大、地下水位高，注浆浆液受孔内地下水的压力影响难于到达钻孔下部对流砂进行有效固结，注浆效果差。
经过讨论决定使用膨润土泥浆添加木屑填塞裂隙，达到防止泥浆流失、泥浆护壁和保护钻杆的目的，防止井孔继续坍塌，同时使打钻岩渣悬浮在泥浆中，无法沉淀埋住钻杆。以此使钻头钻过坍塌底层到达岩石层，然后采用孔口封闭、小导管孔底排水减压注浆法方案。
.png)
（1）泥浆制备
现场存储足够量的膨润土，按照50KG膨润土+1m3水+25KG木屑+适量粘性土外加剂（现场采用泥浆王），混合搅拌，使用BW-250型注浆机，沿φ89mm注浆钻杆及复合片钻头流入井内，一边钻孔，一边注入泥浆，形成循环利用，泥浆进入井内产生护壁作用，木屑可增加固砂作用，钻过流沙层6m左右，停止注入泥浆，进行扫孔。
（2）水泥浆注入前准备工作
扫孔完成后，现场准备好一段与孔口直径相仿的装有填充物的袋子，与足够长的绳子相连接，另一端连接到孔口井架上，以作为封堵孔口时的下部支撑；
准备一段足够长的pvc管（大于封闭井口长度即可），将位于封闭段的注浆管装入期中，并使用稀释砂浆填充注浆管与pvc管之间空隙，已达到保护及稳定注浆管的作用；
下管完成后，用混凝土将孔口封闭，封闭深度为3米。
浆液采用水灰比为0.9：1或1：1的水泥浆，并添加0.5%的缓凝剂和0.5%的膨润土。准备工作完成后，即可进行注浆，如图2所示：
.png)
（3）水泥浆注入
将注浆管、注浆钻杆及注浆泵连接完毕，使用BW-250型注浆机进行注浆，注浆量可按照下式计算：
Q =π×R2×L×n×k
R---浆液扩散半径（m）
L---注浆管长度
n---岩体孔隙率
k—填充系数，为0.3～0.5。根据不同地质条件取值。
水泥浆凝固后，开始正常钻进，顺利通过流沙段。
2.2 注意事项
不要从钻杆通风孔注入水泥砂浆，由于水泥砂浆骨料沉积、自泌以及砂浆密实，钻杆会被水泥固结。注浆管一根到底，尽量不要采用金属接头，再次钻进时会磨损钻头。
3 结论
这种方法的优点是孔内只下入小直径排水管，重量小、安全易操作，通过排水减压能改善纯压灌注孔底段注浆效果不好的情况，费用也较为低。不足之处是对注浆管材质要求较高。