俞俊秋 黎 昱 韓 亮

地質(zhì)鉆機(jī)倒垂鉆進(jìn)施工工法在新沂河?？诳刂乒こ痰膽?yīng)用

俞俊秋 黎 昱 韓 亮

一、概況

在巖土工程檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、鉆井工程中，一般對(duì)鉆孔垂直精度要求較高，目的是檢測(cè)出受檢樁體（墻體）長(zhǎng)度、受檢體完整性、底端沉渣厚度，以保證孔內(nèi)安放的設(shè)備能達(dá)到設(shè)計(jì)位置。受地層、鉆進(jìn)操作方法、鉆探設(shè)備等因素影響，鉆孔易發(fā)生偏斜、彎曲，垂直精度難以滿足設(shè)計(jì)要求，造成巖土工程基樁（或墻體）檢測(cè)鉆孔達(dá)不到樁底，對(duì)樁長(zhǎng)、受檢體完整性、底端沉渣厚度無法評(píng)判，孔內(nèi)安放的設(shè)備儀器不能滿足設(shè)計(jì)要求，鉆孔質(zhì)量和工作效率受到影響。

江蘇省淮沭新河管理處為提高新沂河?？诳刂乒こ探ㄖ锍两涤^測(cè)的準(zhǔn)確性，同時(shí)在管理區(qū)域內(nèi)建設(shè)必要的巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)作為精度較高的引據(jù)點(diǎn)，擬于新沂河海口控制工程范圍內(nèi)建立一個(gè)專用的、可靠的Ⅱ等水準(zhǔn)點(diǎn)。要求通過鉆探成井，同時(shí)安裝巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)的保護(hù)管、標(biāo)管、主副標(biāo)頭、灌注蒽油并設(shè)置保護(hù)井，為新沂河海口控制工程的建筑物沉降觀測(cè)提供可靠的巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)。

二、場(chǎng)地及地質(zhì)條件

1.場(chǎng)地及區(qū)域地質(zhì)

場(chǎng)地位于蘇北黃淮平原區(qū)。根據(jù)《江蘇省環(huán)境水文地質(zhì)圖集》，場(chǎng)地地貌類型為海積平原中的海灣低平原，地勢(shì)較平坦，地面高程3～5m。場(chǎng)地地面高程3.2m左右。場(chǎng)地處于下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)鹽阜凹陷的西北邊緣，太古界—下元古界區(qū)域中深變質(zhì)巖系組成基底，白堊紀(jì)至第三紀(jì)沉積了一套碎屑巖系，上覆100多米厚的第四系海陸交互沉積地層。場(chǎng)地西北約35km有海州—泗陽斷裂帶，東南約33km有淮陰—響水口斷裂。場(chǎng)地處于相對(duì)穩(wěn)定的地塊上，自新第三紀(jì)以來新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為緩慢地上下振蕩運(yùn)動(dòng)，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。

2.巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)巖土層

Q4ml（第四系全新統(tǒng)人工填土）

（1）0～3.7m：素填土，淺黃色，主要由河道開挖回填而成，可塑，表層30cm含植物根系。

Q4m（第四系全新統(tǒng)海積土）

（2）3.7～15.5m：淤泥，灰色，流塑，土質(zhì)較均勻，局部夾粉砂薄層，偶見貝殼碎片。

（3）15.5～29.6m：淤質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰色，軟塑，土質(zhì)均勻，局部夾粉砂薄層；局部夾鈣質(zhì)結(jié)核，直徑2～7cm不等。

（4）29.6～37m：粉質(zhì)粘土，灰綠色—淺黃色夾灰黃色，可塑—硬塑，局部夾粉土、粉砂薄層。

Q3al+pl（第四系上更新統(tǒng)沖洪積土）

（5）37～42m：粉砂，淺灰色，灰黃色，密實(shí)，含云母碎片。

（6）42～52m：粉質(zhì)粘土，灰黃色，硬塑，夾粉土薄層。

（7）52～62m：粉砂，淺灰黃色，密實(shí)，局部為粉質(zhì)粘土混砂，含云母碎片。

（8）62～70m：粘土，褐黃夾灰黃色，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核。

（9）70～75m：粉質(zhì)粘土，灰黃色，硬塑，局部夾少量粉土薄層。

（10）75～80m：粘土，褐黃色，硬塑，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，直徑6～10cm不等，分布不均勻。

（11）80～91m：粘土，褐黃色，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及少量鈣質(zhì)結(jié)核。

（12）91～95m：粘土，黃色，硬塑，含有少量細(xì)中砂，切面光滑。

（13）95～113m：粘土，灰白色，硬塑，雜少量中砂。

（14）113～130m：粗砂，灰白色，密實(shí)，夾粘土團(tuán)塊，局部粘粒含量較高。

（15）130～134.5m：粘土，灰白色夾淺黃色，硬塑混砂。

（16）134.5～148.2m：細(xì)砂，灰白色，密實(shí)，混有粘性土團(tuán)塊。

K2W（白堊系上統(tǒng)王氏組）

（17）148.2～157.5m：砂質(zhì)泥巖，灰白色，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚層構(gòu)造，手捏易碎，膠結(jié)程度一般，遇水易軟，夾泥質(zhì)砂巖層及團(tuán)塊。

（18）157.5～172m：泥質(zhì)砂巖，灰白色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，局部膠結(jié)較好，夾砂質(zhì)泥巖薄層、團(tuán)塊，手捏易碎。

（19）172～198.6m：砂質(zhì)泥巖，灰白色，泥質(zhì)膠結(jié)，中厚層構(gòu)造，膠結(jié)程度一般，錘擊易碎，局部夾泥質(zhì)砂巖薄層，膠結(jié)差、易碎。

（20）198.6～207.8m：砂質(zhì)泥巖，灰白色夾灰綠色，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度一般，錘擊易碎，局部夾泥質(zhì)砂巖薄層，205.5m以下砂質(zhì)含量高。（中上元古界海州群云臺(tái)組）

（21）207.8～210.8m：片麻巖，中等風(fēng)化，灰青夾灰綠色，變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖芯上部成碎塊狀，下部為柱狀，巖石堅(jiān)硬，錘擊聲脆。

三、鉆進(jìn)方案設(shè)計(jì)

1.項(xiàng)目難點(diǎn)分析

巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)作為精度較高的引據(jù)點(diǎn)，其自身的穩(wěn)定尤為重要。中上元古界海州群云臺(tái)組片麻巖歷史年代久遠(yuǎn)，穩(wěn)定性高，抗壓強(qiáng)度150MPa，強(qiáng)度高，承載力可滿足標(biāo)管地基要求，選擇該層片麻巖為標(biāo)管持力層，沉降可忽略不計(jì)。巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)埋深大，在深度148.2m以上為土層，有淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘土、砂土，在鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中會(huì)遇到淤泥、淤泥質(zhì)土縮頸，砂土坍塌等風(fēng)險(xiǎn)。巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)埋深210.8m，如何保證鉆孔的垂直度也是該項(xiàng)目最大的難點(diǎn)。

2.鉆孔設(shè)計(jì)

為解決淤泥、淤泥質(zhì)土縮頸，砂土坍塌等問題，采用泥漿護(hù)壁、套管跟進(jìn)的鉆進(jìn)工藝，開孔孔徑為219mm，鉆至199m(該深度的地層為白堊系砂質(zhì)泥巖)，安裝直徑168mm保護(hù)管，后使用直徑150鉆具鉆至預(yù)定深度。

3.鉆孔垂直度方案設(shè)計(jì)

針對(duì)巖土工程鉆孔過程中鉆孔垂直精度不能保證的難題，從2003年開始對(duì)倒垂鉆進(jìn)成孔技術(shù)進(jìn)行研究，研制出一種實(shí)用的倒垂鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置和鉆桿扶正裝置，并申領(lǐng)了水利水電工程建設(shè)工法證書和實(shí)用新型專利證書。利用該倒垂鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置和鉆桿扶正裝置，鉆孔深度、鉆孔垂直度都能滿足技術(shù)要求。

四、巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)施工過程及質(zhì)量控制

場(chǎng)地處于下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)鹽阜凹陷的西北邊緣，太古界—下元古界區(qū)域中深變質(zhì)巖系組成基底，白堊紀(jì)至第三紀(jì)沉積了一套碎屑巖系，上覆148.2m厚的第四系海陸交互沉積地層。土層鉆探采用泥漿護(hù)壁。第四紀(jì)土層采用無芯鉆進(jìn)，基巖采用取芯鉆進(jìn)。取芯鉆進(jìn)過程中，嚴(yán)格控制回次進(jìn)尺和水泵供水量，杜絕超管鉆進(jìn)，并輕壓慢鉆，巖芯采取率均達(dá)到90%以上。利用倒錘孔導(dǎo)向裝置和鉆桿扶正裝置保證成孔質(zhì)量，巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)成井過程中，分別于 50.3m、104.65m、152.35m和190.35m四個(gè)位置進(jìn)行了深度校正，深度誤差均為0；并用KXP-2D（M）數(shù)字羅盤（多點(diǎn)）測(cè)斜儀對(duì)鉆孔的傾斜度進(jìn)行了測(cè)量，分別于51m、103m、149m和198m處進(jìn)行了4次測(cè)斜，測(cè)斜結(jié)果分別為 0.26°、0.21°、0.31°和 0.41°，達(dá)到了預(yù)期孔斜控制在1°/100m范圍內(nèi)的要求。巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)的成井終孔深度為210.8m，測(cè)深、測(cè)斜均滿足技術(shù)要求，依次安裝保護(hù)管、標(biāo)管、主標(biāo)頭和副標(biāo)頭，將巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)移交給新沂河?？诳刂乒こ坦芾硭樌ㄟ^有關(guān)專家和驗(yàn)收會(huì)的審查。

五、結(jié)論

采用地質(zhì)鉆機(jī)倒垂鉆進(jìn)施工工法，利用倒垂孔導(dǎo)向裝置和鉆桿扶正裝置，巖基觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)成井順利，成井垂直精度高，井內(nèi)設(shè)備安裝質(zhì)量符合規(guī)范要求。

地質(zhì)鉆機(jī)倒垂鉆進(jìn)施工工法關(guān)鍵技術(shù)“倒垂孔導(dǎo)向裝置”和“鉆桿扶正裝置”結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)鉆孔孔徑大小靈活改進(jìn)尺寸，加工方便，制造成本低。與現(xiàn)有的鉆具可隨意搭配，在實(shí)際鉆進(jìn)過程中具有操作方便、易于排出孔底巖粉等優(yōu)點(diǎn)。

地質(zhì)鉆機(jī)倒垂鉆進(jìn)施工工法在水利、橋梁、房屋等工程中可解決巖土工程基樁及地下混凝土連續(xù)墻體檢測(cè)、基巖標(biāo)成井等鉆孔垂直精度要求高的成孔技術(shù)難題，該新技術(shù)具有良好的社會(huì)推廣價(jià)值■

（作者單位：江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司 225002）