天津地铁钻孔封孔方法探讨

2015-03-17马洪伟

铁道勘察 2015年1期

关键词：天津地区封孔孔口

马洪伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　30251)

A discussion of Tianjin Metro drilling hole sealing method

MA Hong-wei

天津地铁钻孔封孔方法探讨

马洪伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津30251)

A discussion of Tianjin Metro drilling hole sealing method

MA Hong-wei

摘要结合以往天津地区地铁施工中出现的基坑内涌水问题及经验教训，阐述在天津地铁勘探中钻孔封孔的操作方法及控制要点。实践表明，天津地区地铁勘探中采用此钻孔封孔注浆方法可行，满足钻孔回填及环境保护的要求，封孔效果良好。

关键词地铁封孔探讨

在以往的钻孔封孔中，天津地区普遍采用从孔口向下投放黏土球或水泥砂浆的方法，由于地层缩孔的原因，一旦黏土球或水泥砂浆投放下不去，处理起来难度较大，造成钻孔下半部分形成空洞。天津地铁施工，车站一般采用明挖法施工，基坑的开挖深度为15～25 m，勘探孔的平均深度一般大于45 m。在基坑开挖过程中，由于钻孔封孔效果不好，地下水在失去上覆地层压力的条件下，受水头差及承压水的作用，从孔内向上流出或喷出。

天津地区地层为第四系黏性土及粉细砂地层，地下水属第四系孔隙潜水及承压水，地下水位埋藏较浅，一般埋深为0.8～3.0 m。依据土层渗透性、水赋存条件分析，工程范围内地下水主要赋存于第Ⅰ海相层的粉土、粉砂，第Ⅱ及Ⅲ陆相层的粉土、粉细砂，第二海相层下部地层的粉砂细砂及粉土中，第一含水层位于3～8 m，为潜水，第二、三、四层含水层分别位于12～13 m，18～25 m，32～38 m，为承压水。粉土渗透系数K=0.5～1.0 m/d，粉、细砂渗透系数K=1.0～10.0 m/d。

天津地区地铁施工过程中，由于施工现场位于市区，建筑物密集，地下水夹带泥沙的大量涌出，造成地面以下产生空洞及场地附近地面下沉及周围建筑物开裂等问题，给地铁施工造成很大影响。为了提高钻孔的封孔质量，决定在天津地铁进行钻孔的封孔试验。

1原因分析

为了圆满完成本次封孔试验，根据目前现状，从人员、设备、工艺、环境、材料五个方面，对影响钻孔封孔质量差的各个因素进行分析，如图1所示。

图2　影响钻孔封孔质量的因素

通过对末端因素逐条分析，认为其中有3条是影响本次钻探任务质量和效率的主要直接因素。将其确定为要因，见表1。

经确认，主要原因是：

①封孔方法选择不当；

②水灰比选择不当；

③场地条件受限。

表1　要因分析论证

2解决措施及效果

(1)措施1

经过认真研究，决定采取向钻孔内注入水泥浆的方法加以解决。现场设备和材料：文登150型钻机、泥浆泵、φ42钻杆、浆液搅拌桶、泥浆回收桶、325号水泥(50 kg/袋)，如图2所示。

图2　钻机注浆示意

终孔后，迅速将钻杆连接，下至距孔底1.0 m的位置，在浆液搅拌桶内配制水泥浆并搅拌均匀，用泥浆泵将浆桶内水泥浆通过钻杆注入孔底，使水泥浆从孔底自下向上返，将孔内的泥浆和水排出孔外，在水泥浆返至孔口后，停止注浆，将钻杆提升5 m左右，静置约5～10 min后进行二次注浆，在水泥浆返至孔口后，继续提升，重复上述操作，直至孔口。

实践证明：在整个过程中，封孔按照从下而上的顺序进行，可以有效避免钻孔下部出现空洞，保证封孔质量。

(2)措施2

在搅拌桶内按照水灰比1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶2.5分别进行了配置实验。试验证明，水泥浆的粘稠度随水灰比的增大而减小，但是水灰比大时，水泥颗粒沉降快，浆液不稳定，容易析水回浓，可灌性并不太好，对保证加固强度、抗渗系数也不利。而水灰比过小又会造成搅拌及吸浆困难，满足不了注浆要求。最终选择1∶2水灰比，并在现场进行注浆试验，见表2。