苏丹富拉电厂试验桩项目成孔工艺的选择-论文发表网

　　苏丹富拉电厂试验桩项目成孔工艺的选择
　　陈冬华刘新元
　　天津华北地质勘查局五一四地质大队300801
　　摘要：旋挖钻机在钻孔过程中往往根据地层的稳定情况选取适宜的护壁方式，护壁方式有很多种，因此在选取上要尽量优化施工工艺，选择符合施工要求的护壁方式。笔者结合富拉电厂旋挖钻机护壁方式选取方案进行论述，仅供大家参考。
　　关键词：成孔工艺干成孔水泥浆泥浆护壁地层结构
　　一、工程概况
　　苏丹ALFULA电厂工程位于苏丹中部，南科尔凡州ALFULA城东南6km。设计容量为3×135MW，电厂供水为地下水水源，水源地距电厂厂区11km。由于该电厂为新建电厂，无相关桩基工程经验，因此进行综合试桩以选择合适的桩型、桩基持力层及施工工艺，为设计提供准确的有关参数等。因此，设计院计划先期施工34颗试验桩和锚桩进行各类试验，设计单位为中国电力工程顾问集团中南电力设计院。
　　二、场地工程地质及水文地质条件
　　勘察揭露，厂区地层结构主要为：上覆地层为第四系全新统风积层Q4eol、第四系坡积洪积层Qsl+pl、第四系残积层Qel，下伏第三系地层N。现将本次勘察揭露的地层由新至老描述如下:
　　第四系全新统风积层Q4eol：①层含粘性土粉砂；
　　第四系坡积洪积层Qsl+pl：②含粘性土粉砂，③层粉质粘土；
　　第四系残积层Qel：④-1层中细砂，④-2层细砂；
　　第三系N：⑤层粘土，⑥-1层粉细砂，⑥-2层粉细砂。
　　在场区勘探深度（30m）内没有发现地下水。
　　依据《苏丹水文地质图》，场区地下水位标高为425.0m左右，地下水埋深为90m左右。地下水类型为微承压水，主要富存于砂土、碎石土中，主要补给方式为侧向径流，地下水水量丰富。主要排泄方式为侧向径流排泄。
　　三、设计要求
　　场区内分别设置两块区域，其中一区域桩径600mm，设计深度为20.5米，二区域桩径800mm，设计深度为20米。地面标高14米以下地层密实程度较松散，为细砂层。桩端均以⑥-1层为持力层，成孔工艺设计单位提出采用干成孔作业方式进行钻孔。该方法只是根据勘察报告理论推测，实际施工过程需要进行验证，因此，针对各地层的密实程度，选择干成孔施工、水泥浆液护壁施工和泥浆护壁三种方法进行选择。
　　四、成孔工艺选择
　　1，干成孔工艺
　　选挖钻机在厂区内选择一点进行试钻孔，钻孔预计深度21米，桩径800mm，由于砂层较厚，为防止塌孔发生，钻机在钻进过程中采取轻压，慢转，低速进尺。当钻机钻进15米深度后，钻机取土提钻后再次钻进，孔内深度变为14米，反复两次钻进后确认，孔内坍塌，坍塌至14米，钻机无法继续钻进，停止钻孔。经分析，该钻孔14米以上地层比较密实，但14米以下存在细砂层，该层比较松散，当钻机钻入该层后提钻，细砂由于受到扰动产生坍塌。即使该地层在钻进过程中没有出现坍塌，但在下笼后或者灌注过程中也有可能在瞬间坍塌，造成质量事故，因此，干成孔方法在该区域无法实行。
　　2，水泥浆液工艺
　　水泥浆工艺即钻机在钻入孔内14米深度停后停止钻进，现场搅拌水泥浆液，水和水泥的配比为10：1，搅拌方量为2立方米（根据具体情况确定），然后将水泥浆液倒入孔内，水泥浆会迅速渗透孔底以下和侧壁一定范围，24小时以后水泥浆液会产生凝固，起到加固孔内侧壁的作用。钻机开钻，开钻后按照上述方法进行施工，注入水泥浆液后停钻，24小时以后继续钻进，当钻机钻到15米深度后孔内坍塌。分析原因，水泥浆液并不能有效渗入孔内一定深度，水泥浆液在渗透过程中水泥和水会产生分离，一米以下水泥的凝固作用会逐渐减少，虽然水泥浆液起到了固定14米—15米深度的细砂，但是继续灌浆会浪费大量的时间，20米的孔要反复注浆4—5次，那么施工时间将要延长，因此水泥浆液护壁成孔不适合该区域。
　　3，泥浆护壁工艺
　　泥浆护壁在旋挖钻机施工中比较普遍的护壁方法，泥浆的主要成分组成为膨润土和水，钻孔附近修筑泥浆池后按照一定比例用搅浆罐搅拌泥浆注入泥浆池后，钻机在钻进过程中用泥浆泵抽取泥浆注入孔内，由于泥浆对孔内侧壁有一定的侧压力，因此不会造成坍塌。现场制备泥浆，泥浆比重为1.1—1.2，钻机钻孔后注入泥浆，泥浆面始终处于地面标高以下50公分，达到一定的侧压力，防止孔内坍塌，边钻进，边注浆，钻孔深度达到20米后停止钻进，孔内未出现坍塌现象。通过论证，泥浆护壁比较适合该区域的施工，随后又进行一次试验，同样达到设计深度后孔内未出现坍塌，因此，施工方提交施工方案采取泥浆护壁的方式进行钻进，经过业主和设计方论证后同意施工方采取泥浆护壁方式。
　　五，结论
　　通过上述三种方法的试验，富拉电厂场区内14米以下的细砂层比较松散，钻机施工过程中无法采取干成孔的工艺进行钻进；水泥浆液护壁虽然在一定程度上能够起到稳固侧壁的作用，但是需反复注入水泥浆液，等待时间过长，对于整个工程来说，效果并不理想；泥浆护壁工艺能够有效的防止孔内坍塌，钻进过程比较顺利，成孔后采取水下灌注的方式进行灌注，完全满足设计要求。当然，施工方在以后的施工过程中可根据设计要求、地层稳定性选取不同的护壁工艺。