深基坑注浆止水帷幕施工技术
1、工法原理
(1)在淤泥质、粉质粘性土、全风化、中强风化及断层破碎带富水和流动水条件下采用普通水泥—水玻璃双液浆,其作用机理主要表现为裂隙填充和劈裂作用;在砂层中采用**细水泥—水玻璃双液浆,其作用机理主要为渗透作用。普通水泥—水玻璃双液浆和**细水泥—水玻璃双液浆凝胶时间可调,可减少地下水对浆液凝胶化性能的影响,确保浆液在富水和动水条件下的凝胶固结。
(2)袖阀管为单向袖阀式塑料管,管外侧每33cm设1组溢浆孔,溢浆孔外部覆盖橡胶套,这样能保证浆液在压力条件下注入地层,而防止地层中的水和砂土进入注浆管,影响注浆施工效果。
(3)采用皮碗式或台阶式止浆塞,以及其配套构造,可形成分段注浆工艺,注浆效果好,能保证帷幕的连续性和有效性。
2、关键技术
(1)采用地质钻机从地面垂直钻孔,成孔速度快,可靠性高,垂直度易控制。
(2)采取袖阀管垂直后退式分段注浆工艺,可针对不同地层采取不同的注浆参数,提高注浆加固的均一性,确保注浆效果。
(3)采取定量、定压双控指标,保证注浆效果,控制地表隆起。
二、注浆止水帷幕施工工艺
(1)在材料选取上,一般建议施工单位以普通水泥或**细水泥作为注浆的主要材料。原因为:这种注浆材料的凝胶时间可任意调整;还能缩短地层里面的浆液扩散的距离;能促使浆液在地下流动水的施工条件下还能很好地凝胶固结在一起;不会带来有害物质或对地下水造成污染;与其他材料相比价格低廉,施工效果也较好。
(2)对于袖阀管部分要采取垂直后退的方式来分段进行注浆,注浆参数根据地质的实际情况来设定,一般以能够确保止水帷幕自身的整体连续性及帷幕厚度的有效性为标准。
(3)深基坑注浆时要采用合适的施工设备,且设备的配套要尽量简单,操作工艺要尽可能便捷,施工成本要尽可能降低。
(4)施工人员须按施工规范进行施工,不得违规操作,以免给工程造成影响。
(5)施工时可把深基坑的注浆段划为多个区域,然后分别投入施工设备开展施工作业,便于缩短工期。
三、注浆止水帷幕技术的使用范围
本工法适用于淤泥质、粉质粘性土、砂层、全风化、强风化、中风化、断层破碎带等地层富水和流动水条件下基坑工程的止水帷幕施工,也可广泛应用于电力、铁路和水利等基坑工程。
四、施工技术原理及要点
1、施工工艺原理
(1)材料的使用。一些地下水丰富且为流动水层的淤泥质、全风化以及粉质粘性土施工中常会采用这项注浆止水帷幕施工技术,具有以下几个方面的特点。1)对于裂缝的填充以及劈裂效果非常好。2)对于砂层地质当采用**细水泥进行施工时,其渗透效果非常好。3)可以把普通水泥和**细水泥混合在一块进行使用,通过充分地调和,不仅可减少地下水对浆液的胶凝化性能造成的不利影响,还可促使处于富水或动水条件下面的浆液尽快凝胶固结在一块。
(2)袖阀管的施工。通常深基坑采用的袖阀管是一种单向的袖阀式的塑料管,其管体外边一侧一般会在每隔33cm的位置处设置1组溢浆孔,并且还需采用橡胶套在溢浆孔的外面覆盖一层,其目的是为了保证浆液在压力条件充足的情况下可以注入到地层下面,这样就能有效地避免地层里面的水和砂土渗入注浆管中,促使施工人员的注浆施工效果受到不良影响。
(3)分段注浆工艺。施工人员在进行分段注浆时可以采取皮碗式或者台阶式的止浆塞及其配套构造,这种注浆方法不仅效果好,还能确保帷幕所谓连续性以及有效性。
机台原始班报表应由专人负责,必须按报表的内容和要求逐项填写,准确计算孔深,详细填写简易水文观测及钻进技术参数。若发生事故时则应详细记录事故发生的时间、经过、处理方法、处理步骤及效果等。记录必须做到及时、准确、详细和整洁,并如实反映情况。原始班报表在终孔后汇定成册,归档存查。
7.技术负责、地质组长应及时到现场检查钻孔施工情况及孔内见矿情况等。
8.钻孔终孔
(1)依据钻孔施工目的和所获地质资料,编录技术员提出终孔意见,经技术负责研究,批准后才可终孔。重要钻孔要报大队总工审批后方可终孔。
(2)终孔要考虑到矿层底板标志是否存在,含矿层位是否穿过标志层。过矿孔深要大于夹石剔除厚度。
(3)下达测井通知书。
(4)终孔通知:钻孔终止施工前,如已达到设计目的,所获地质资料齐全,数据无误,编录技术员可填写终孔通知书,经分队技术负责批准,钻孔终止施工。
(5)凡要封闭的钻孔,机台应按要求认真执行。封孔后要埋设孔口标志,一般采用标号不小于325#水泥封孔,孔口立木桩标志桩并注记矿区名称、勘探线号、孔号、孔深、开孔日期、终孔日期、施工单位等,木桩标志桩要掩埋牢固,孔口1平方米范围内用水泥封孔,以防地表水流入孔内。
9.钻探工程测量定位:待测区全部钻孔施工结束后,用仪器测量钻探工程坐标定位。
10.钻探工程施工过程中,编录技术员应及时向技术负责或施工单位反馈工程质量问题。
回次岩(矿)心采取率=本回次提取的岩心总长/本回次进尺数×100%
若回次岩心采取率**过100%,即岩心总长大于回次进尺时,一般皆为残留岩心所引起。其处理方法是:进尺数不变,修改岩心实长数字,将回次岩心采取率**过100%的部分(即岩心实长比回次进尺多出的部分),依次往上一回次推。若上一回次的岩心实长由于加上推上来的岩心长比进尺数大,回次岩心采取率又**过100%时,继续往上推,一般只能往上推三个回次,如果回次岩心采取率仍大于100%时,则通知机长或当班班长查明原因。
(2)分层岩(矿)心采取率的计算
分层岩(矿)心=分层各回次取出的岩心总长/(分层下界孔深-分层上界孔深)×100%。岩心采取率全孔大于70%,矿层及**底板围岩5米内采取率大于80%。
(3)换层孔深计算方法
一个回次内换层有下列两种情况:①.本回次换层位置小于岩心长度的50%时:a 无残留岩心时:换层孔深=上回次终止孔深+本回次上层岩心长/本回次采取率;b有残留岩心时:换层孔深=上回次孔深-上回次残留岩心长+本回次上层岩心长/本回次岩心采取率;②.本回次换层位置大于岩心长度的50%时:a 无残留岩心时:换层孔深=本回次终止孔深-本回次下层岩心长/本回次采取率;b有残留岩心时:换层孔深=本回次孔深-本回次残留岩心长-本回次下层岩心长/本回次岩心采取率。
两个回次内换层:换层孔深=上回次终止孔深-上回次残留岩心长/上回次岩心采取率。
空回次内换层:换层孔深=上回次终止孔深+空回次进尺的二分之一(是否二分之一,可根据具体情况而定)。
3.钻孔天**角、方位角测量及要求
钻孔天**角、方位角一般要求斜孔每钻进50米,直孔每钻进100米测量一次钻孔天**角和方位角(当天**角弯曲**过5度时,测斜间距应按斜孔对待)。钻孔换径或见主矿体时,均应加测天**角和方位角。天**角弯曲每百米要求:直孔不**过2度,斜孔不**过3度。
4.钻孔孔深测量及要求
孔深验证每钻进100米或见主矿层、重要标志层、下套管前和终孔后均需用钢卷尺丈量钻具,验证孔深。孔深校正允许误差为千分之一,**出允许误差时,查找原因并及时清除。
5.简易水文观测及要求
简易水文观测包括孔内静止水位,冲洗液消耗量,涌水位置、涌水量及水头高度,漏失位置和漏失量等。视具体情况(涌水、漏水、坍塌、缩径、溶洞等)与分队技术负责协商向机台提出简易水文观测的具体内容。
各老区油田经过较长时间的开发生产,由于套管变形或损坏、井下落物事故不易处理,以及井下水锥或气锥等多种原因的影响,陆续有部分油水井已不能维持正常生产,造成及天然气产量逐年下降,严重威胁到油田的正常生产。为了降低钻井综合成本,特别是有效的利用现有井眼,发挥老井潜力,国内油田加强了小井眼开窗侧钻技术的研究与应用。经过几年来的不断发展,这一技术已日趋成熟和完善。
开窗侧钻技术就是利用老井井眼对油藏进行再开发挖潜,并充分利用老井原有的一些采输设备,使原井的生产潜力得以充分发挥的新技术新工艺,从而延长老井使用寿命,提高产量,同时还可利用老井的井眼大幅度降低施工成本,缩短施工周期,提高综合经济效益。因而开窗侧钻二次开发老井的油气资源具有广阔的应用前景。
由于各油田油藏埋深、储层物性、地质特点、套管程序有着诸多不同,如何有效利用套管开窗侧钻技术,提高油藏开发效果,需要做大量的研究工作,这主要包括钻井设备*配套,井眼轨迹设计、监测和控制,钻井液、完井液选型及现场处理维护,完井固井施工及测井射孔等,以形成一套适合各油田的侧钻井技术。
侧钻井技术主要应用在以下几种井况:井下技术状况差(套管变形或损坏、井下落物);采油井不出油或低产井;老井油层互窜或油层高含水;调整井网挖掘剩余油,增加可采储量;老井加深,开发或勘探深层系油藏。
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