鄭州中核巖土工程有限公司 李建波 和錫鳳

植物膠在卵石層鉆探中的應(yīng)用

鄭州中核巖土工程有限公司 李建波 和錫鳳

一、工程概述

某核電廠工程位于重慶市涪陵區(qū)，可研勘察所鉆進(jìn)的ZK73號(hào)孔和回填區(qū)勘察所鉆進(jìn)的H18號(hào)孔位于長江的Ⅱ級階地，Ⅱ級階地主要由卵石、圓礫、粉砂、粉土組成，卵石、圓礫含量約55%～75%，成分雜亂，密實(shí)，磨圓度好，研磨性強(qiáng)，分選差，卵石粒徑一般為5-10cm，最大粒徑約50cm，易塌孔。

可研勘察所鉆進(jìn)的ZK73號(hào)孔于2007年5月1日開孔，2007年6月11日終孔，進(jìn)尺28.50m，其中卵礫石層厚度為27.60m，鉆探采用膨潤土泥漿跟管鉆進(jìn)，施工過程中極易掉塊、塌孔，致使無法跟管，鉆探效率低，材料消耗大?；靥顓^(qū)勘察所鉆進(jìn)的H18號(hào)孔于2008年1月8日開孔，2008年1月17日終孔，進(jìn)尺33.60m，其中卵礫石層厚度為28.50m，中等風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖厚1.00m，本次鉆探采用CL植物膠配置成的低固相的漿液和金剛石單管跟管鉆進(jìn)，施工過程中未出現(xiàn)掉塊、塌孔現(xiàn)象，跟管順利，在消耗較少材料的基礎(chǔ)上，順利完成了鉆探工作，鉆探效率較高。

二、鉆進(jìn)施工方法

1．H18號(hào)孔開孔后采用ф130mm合金鉆具鉆進(jìn)，鉆至4.10m后下入ф127mm套管，將上部粉質(zhì)黏土護(hù)壁。

2．用ф110mm金剛石單管鉆具，鉆至20m，下入ф108mm套管。

3．用ф91mm金剛石單管鉆具鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過程中未發(fā)生掉塊、塌孔現(xiàn)象，順利穿透卵礫石層，進(jìn)入中等風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖1米。

4．在跟管時(shí)如遇到飄石、孤石、套管下不去時(shí)，不能強(qiáng)行下套管，而應(yīng)提出大管，進(jìn)行掃孔后，重新下管，如果強(qiáng)行下管導(dǎo)致套管帽損壞將影響下一級配鉆具的通過。

5．因水泥與植物膠起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致水泥不能凝固，在使用CL植物膠后，如遇到較大的裂隙，不能用水泥堵漏，而用投入黏土球加壓用濃漿掃孔方法堵漏。

三、泥漿配制

根據(jù)地層情況，選用CL植物膠做為低固相泥漿處理劑，是因?yàn)镃L植物膠彈粘性、粘度高，失水量小，有良好的護(hù)壁作用，護(hù)壁抗巖粉效果好，且能保持孔內(nèi)清潔，減少卡鉆、埋鉆事故，在松散破碎地層無需反復(fù)撈取沉淀巖粉及砂，減少了輔助時(shí)間，提高了鉆進(jìn)效率。

1． 配方。CL植物膠的濃度一般為0.3%～0.8%，膨潤土的濃度為3%～5%，火堿濃度為膨潤土和CL植物膠總量的4%～6%，如遇特殊情況可增加CL植物膠的含量，另可增加0.2%的羧甲基纖維素，可進(jìn)一步降低漿液的失水性，提高防塌效果。

2．配置方法。在攪拌機(jī)中加入定量的清水，將溶解的火堿倒入攪勻，同時(shí)開動(dòng)攪拌機(jī)，均勻的將CL植物膠及膨潤土倒入攪拌，不可快速倒入，防止結(jié)固，致使攪拌不均勻（攪拌約20min），攪拌的同時(shí)注意觀察，當(dāng)植物膠粉完全攪拌均勻，充分溶解后無結(jié)塊，方可將漿液倒入泥漿池。現(xiàn)場盡量讓回漿溝長一些，沉淀池大一點(diǎn)，一遍孔內(nèi)排出的砂和巖粉有充分的沉淀時(shí)間。

3. 泥漿的管理。

⑴ 應(yīng)有專人管理，隨時(shí)清理回漿溝及沉淀池內(nèi)的砂和巖粉，保證泥漿的質(zhì)量，密度在1.00g/cm3～1.20g/cm3之間，黏度在60s以上。

⑵ 注意觀察泥漿質(zhì)量，如不符合要求時(shí)，及時(shí)配置新的漿液補(bǔ)充，如果發(fā)現(xiàn)漿液變質(zhì)，及時(shí)更換。

⑶ 一般不準(zhǔn)在泥漿坑內(nèi)直接加入CL植物膠和膨潤土，直接加入易造成攪拌不均勻、結(jié)塊、堵住吸水籠頭，造成孔內(nèi)事故，若發(fā)現(xiàn)吸水籠頭被堵，要及時(shí)清理。

⑷ 按時(shí)檢查含沙量，如含沙量高，及時(shí)更換漿液。

四、達(dá)到的目的

1. 短時(shí)間順利穿透卵礫石層，縮短了成孔的時(shí)間，提高了鉆探效率。

2. 加入CL植物膠配置成的低固相泥漿使用前后施工對比表，如表1所示。

表1 施工對比

3. 回填區(qū)勘察中，其余揭露到卵石層的鉆孔均采用了CL植物膠低固相泥漿，極少發(fā)生掉塊、塌孔等孔內(nèi)事故。

五、施工中使用CL植物膠后的體會(huì)

1. CL植物膠具有彈粘性、粘度高、失水量小，具有良好的護(hù)壁、排粉效果，孔內(nèi)清潔，對水敏地層有明顯的保護(hù)作用，減少了卡鉆、縮孔造成的孔內(nèi)事故，在松散卵礫石層中，減少了反復(fù)撈取沉淀物，減少了輔助時(shí)間，提高了鉆探效率。

2. CL植物膠潤滑效果好，孔內(nèi)阻力小，功率消耗降低，減少機(jī)械鉆具磨損，拆鉆桿、鉆具省力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3. 在松散層不需要全跟管鉆進(jìn)，只需上部跟管下部裸孔鉆進(jìn)，節(jié)省材料，降低成本。

4. 取芯效果明顯，因CL植物膠有明顯的護(hù)壁作用，使用金剛石鉆頭后，其單動(dòng)性好，同心度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，使巖芯保持原狀結(jié)構(gòu)，提高采取率到75%以上。

5. 由于對CL植物膠使用的時(shí)間短，CL植物膠的有些提點(diǎn)還未被完全掌握，還需要進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，加以總結(jié)。

六、結(jié)論

1. 植物膠有良好的護(hù)壁、潤滑性，對覆蓋層及水敏地層具有良好的護(hù)壁作用，提高鉆探效率，采取率可達(dá)到70%以上。

2. 植物膠的配制，應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行，并在鉆探施工過程中不斷改進(jìn)和總結(jié)。

3. 因水泥與植物膠起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致水泥不能凝固，在使用CL植物膠后，如遇到裂隙，不能用水泥堵漏，而用投入粘土球加壓用濃漿掃孔方法堵漏。如果遇到較大的裂隙，必須用水泥封孔時(shí)，須用清水將孔內(nèi)植物膠清洗干凈，以避免水泥不凝固造成封堵失敗。

4. 植物膠的配置攪拌必須均勻，全部溶解，方能達(dá)到效果，漿液配方不合理時(shí)，應(yīng)該及時(shí)調(diào)整。

5. 失敗原因。施工前準(zhǔn)備不足，攪拌不均勻，配方不合理，與水泥同時(shí)使用，未能達(dá)到合理的泥漿性能指標(biāo)。