隧道深孔繩索取芯鉆探及泥漿護壁技術(shù)淺析與實踐.pdf

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1、l能源·地礦LOCARB0．】v0RLD2014／8隧道深孔繩索取芯鉆探及泥漿護壁技術(shù)淺析與實踐洪建彬(福建東辰綜合勘察院)【摘要】成昆線妥安隧道深孔在鉆進砂巖與泥巖互層含鹽地層及斷層破碎帶的過程中，遇塌孔、卡鉆、阻力大、漏水嚴(yán)重等問題，采用護壁泥漿和金剛石繩索取芯鉆進等工藝，取得了低成本、低風(fēng)險、高效率的良好效果。【關(guān)鍵詞】深孔鉆探：繩索取芯；護壁泥漿井管【中圖分類號】U455【文獻標(biāo)識碼】B【文章編號】2095—2066(2014)15—0146—02妥安隧道位于祿豐縣境內(nèi)，既有成昆鐵路左側(cè)．沿龍川江影響．巖石破碎、裂隙發(fā)育，部分地層漏

2、失嚴(yán)重，施工中常發(fā)右岸連綿山體逆流而上，設(shè)計為雙線隧道，全長13450．0m，為生坍塌、掉塊、漏失現(xiàn)象，屬典型的硬、脆、碎、漏力學(xué)不穩(wěn)定全線第一特長隧道。該隧道自硝井村子后面傍山進洞，穿行于復(fù)雜地層龍川江右岸剝蝕低中山侵蝕地貌區(qū)，山勢連綿，波狀起伏。主要采用PHP及其復(fù)配型PHP+PVA、PHP+KHm等無固1隧道區(qū)地質(zhì)概況相沖洗液進行護壁PHP沖洗液性能特點：水解聚丙烯酰胺1．1區(qū)域地質(zhì)及地層概況(PHP)是由聚丙烯酰胺(PAM)水解而成。PAM是非離子型高分子聚合物，分子量大且變化范圍廣，分子鏈長并由多個鏈節(jié)隧道從硝井進洞，穿過連綿起伏

3、山體，在甸尾出洞，隧道組成．柔性強。由于PHP是伸展的長鏈高分子化合物，具有多全長13450m，最大埋深約585m。洞身通過地層巖性有：侏羅種非離子吸附基團，如一CONH等，可通過氫鍵吸附黏土表面，系下統(tǒng)馮家河組(Jf)泥巖夾粉砂巖；白堊系下統(tǒng)高豐寺組在巖層表面因多點吸附而形成薄的吸附膜，不僅對水敏性地(Kg)砂巖，普昌河組(KP)泥巖；白堊系上統(tǒng)江底河組一段層可減輕泥漿濾液對地層的侵蝕作用．而且對破碎地層，也可(Kzi)粉砂巖夾泥巖，江底河組三段(Kzj)泥巖夾鈣質(zhì)泥巖及泥因阻止濾液滲入裂縫和多點吸附膜的保護而不易產(chǎn)生坍塌掉灰?guī)r，含石膏、

4、鹽巖、芒硝蘭石棉，江底河組四段(K2j)粉砂巖塊，故PHP泥漿具有較好的護壁性能．基本能夠解決孔壁穩(wěn)夾泥巖；白堊系上統(tǒng)趙家店組(K2z)厚層長石砂巖夾薄層泥定、潤滑和防止金剛石單動雙管取芯管壁結(jié)垢問題，取得了較巖；白堊系上統(tǒng)馬頭山組(K2m)泥巖。該隧道地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，約好的使用效果，有效提高了鉆進效率和鉆探工程質(zhì)量，孔內(nèi)事有七處發(fā)育斷層．三處發(fā)育向斜及背斜．白堊系下統(tǒng)高手寺組故明顯減少，優(yōu)質(zhì)孔大幅提高。(K。g)砂巖、白堊系上統(tǒng)馬頭山組(K2m)泥巖均與侏羅系地層3．2嚴(yán)重破碎、漏失地層呈角度不整合接觸在嚴(yán)重破碎、漏失地層，水泥護壁堵漏是一

5、種既經(jīng)濟又十1．2地層情況及影響鉆進的因素分有效的手段。對于護壁堵漏所使用的水泥漿主要有以下三(1)第四系松散層個方面的要求：第四系主要為坡殘積松散碎石土、含礫粉質(zhì)粘土．紫紅、f1)水泥漿的可泵性能黃褐色．松散一稍密狀態(tài)。水泥漿的可泵性主要指水泥漿運用泥漿泵泵送的難易程(2)基巖度，用可泵期和流動度來表征．巖芯鉆探護壁水泥漿的可泵期基巖主要為白堊系砂巖、粉砂巖夾泥巖．薄一中厚層狀，節(jié)一般要求不小于30rain(慢速攪拌條件下)，流動度大于理發(fā)育，強風(fēng)化厚度小，巖體完整性差，巖芯破碎，鉆進過程中150mm。漏水嚴(yán)重。常出現(xiàn)掉塊、塌孔等現(xiàn)象，取

6、芯困難。(2)凝結(jié)時間(3)斷層破碎帶為了避免灌注水泥事故．要求水泥漿的初凝時間大于隧區(qū)位于云貴高原北部揚子準(zhǔn)地臺滇東北臺褶帶，多處發(fā)育斷層、向斜、背斜，燕山晚期構(gòu)造運動及喜山期新構(gòu)造運60min．在必要時，水泥漿的初凝時間在一定范圍內(nèi)可任意確定．初凝和終凝的過渡時問盡量短動比較活躍，巖層層產(chǎn)狀變化。巖芯破碎．在鉆進過程中沖洗(3)一定的早強效果液基本漏失．常發(fā)生埋鉆、卡鉆事故水泥漿終凝后迅速具有一定的強度根據(jù)施工實踐，當(dāng)水2鉆進方法及鉆孔結(jié)構(gòu)泥石具有1MPa左右的抗壓強度時．繩索取芯工藝條件下，就根據(jù)隧道區(qū)地層特點，預(yù)測可能遇到的復(fù)雜情況

7、、鉆孔深能從孔內(nèi)取出II級左右的灰心．達到堵漏護壁的效果．．度和終孔孔徑等因素來設(shè)計鉆孔的孔身結(jié)構(gòu)。為實現(xiàn)安全、高但是，使用水泥護壁，從開始準(zhǔn)備到恢復(fù)生產(chǎn)，至少需要效鉆進．采用三級鉆進。3d的時間，如深孔段灌注水泥，則需要更長的候凝時間，有時上部第四系及強風(fēng)化層，采用大口徑(~bl5Omm)單管合金長達一星期以上，效果還難以保證使用傳統(tǒng)的速凝劑，凝結(jié)配合泥漿護壁鉆進，進入相對完整基巖時，下入146mm井時間難以控制，施工風(fēng)險大，事故多。因此在本次鉆探中使用q管。改用PQ(122ram)金剛石繩索取芯鉆進，穿透斷層破碎帶水泥凈漿進行堵漏時，選

8、用SW高效早強減水劑配合普通硅舌后，以PQ鉆桿作為護壁管。之后用HQ(96mm)金剛石繩索取酸鹽水泥使用，水灰比0．6，SW高效早強減水劑810％，使護三芯鉆至終孔，預(yù)留NQ(7