压力注浆对涌水地层的处理

曾多权

（重庆市地勘局107地质队，重庆 401120）

1 概况

高黎贡山隧道地处云南龙陵，该地区地层以花岗岩、千枚岩、板岩等变质岩为主，岩层产状60°～70°。花岗岩中多夹蚀变层，地表露头可见，蚀变层单层厚度从几米到几十米不等，其结构较松散。花岗岩蚀变层、千枚岩和板岩都是易水敏地层，在钻孔勘察施工中，容易产生孔壁坍塌。该地区地下水丰富，钻孔普遍存在多层位大量涌水，有的涌水孔段最大日涌水量达300多吨，孔口涌水压力0.4MPa以上，钻进冲洗液到孔内后完全变成清水，根本不能起到泥浆护壁的作用，使钻探施工难以正常进行，且人工孔口操作也极不方便。

在深孔钻探施工中，保持泥浆性能稳定是成孔的重要环节，对于复杂地层来说尤为重要。由于涌水使泥浆性能被破坏，对其处理成了保证泥浆性能的关键。根据钻孔的涌水情况，在 GLGS-DZ-14#、GLGS-DZ-15# 钻孔施工中先后采取了加大泥浆比重、普通水泥灌注封孔、投水泥球等方法，但效果都不理想，且材料消耗大。

2 施工方法

压力灌浆，即通过泥浆泵向孔内高压灌注水玻璃-水泥浆液，对涌水裂隙段进行封闭。

2.1 灌浆压力的确定

对涌水段裂隙进行水玻璃-水泥浆液灌浆首先要有足够的压力，它是保证灌浆成功与否的关键。由于钻孔下部涌水反压力大，在压浆过程中容易产生假象，即泵压偏高，所以灌浆前应先进行涌水压力测试，并进行初灌实验，以确定最终灌浆压力。

灌浆压力≥涌水压力+孔口至涌水段井深水柱压力+0.5～1.0MPa如果在钻进过程中，部份孔段因涌水使孔壁被破坏严重，终灌压力可适当大些，以加大水泥浆的渗透半径，或对局部裂隙产生劈裂，起到孔壁固结的作用。

2.2 浆液的配制和浆液量的控制

采用水泥-水玻璃混合浆液压力注浆，主要是为了能尽快堵住钻孔涌水通道，维护泥浆性能，为钻孔施工创造必要条件，达到节约材料和时间的目的。进行浆液配制时必须根据现场配套工艺、孔深及涌水情况，调整水玻璃用量，调整水泥-水玻璃浆液浓度，控制好浆液的胶凝时间。灌浆一般使用25～30Be′的水玻璃，如果水玻璃浓度过高，应加水溶解稀释后再用。根据现场实验，水泥与水玻璃的用量配比控制在：

水泥：水玻璃=100（kg）：12～20（L）。

拌制浆液时，应先将水泥按水灰比0.75：1～1：1搅拌均匀，再加入准备好的水玻璃充分搅拌后使用。浆液充分拌制时间≥3min。

在进行灌浆处理中，由于是临时工程，不需要按其它固结灌浆那样较长时间灌注，应根据钻孔的涌水及裂隙情况，保证浆液有一定的渗透半径，将浆液量控制在适当范围就可以了，以减少材料的耗费，缩短扫孔时间。通常浆液用量为裂隙（或涌水）段钻孔体积的2～5倍。如果钻孔涌（漏）量较大，可加大浆液浓度，增加浆液用量，在浆液中加入适当惰性材料，如锯沫等。

2.3 钻孔压浆

2.3.1 水泥-水玻璃混合浆液主要采用机械压力注浆。如果涌水压力较小、涌水孔段孔深较浅时，可先将浆液灌入孔内，然后通过钻杆进行简易活塞式压浆。

2.3.2 在进行钻孔机械压浆处理时，由于部份孔壁可能超径或完整性较差，为了防止浆液绕塞引起孔内事故，在没有把握的情况下，以孔口封闭式压浆为好。如果采用孔内栓塞，必须考虑栓塞部位的岩石完整情况，特别是在钻孔较深时。

2.3.3 压浆时，先根据最初计算压力试灌。将搅拌好的水泥-水玻璃混合浆液通过泥浆泵或灌浆泵压送，压浆过程中如果觉得压力过大（或过小），进浆量过快（或过慢），应减小（或增大）灌浆压力，减缓（或加快）压浆速度。由于浆液中加入了速凝剂，压浆时尽量注意灌浆过程的连续，减少停待。

2.3.4 浆液灌注完后，要加入一定量清水继续替换压浆，使水泥浆液到达并进入涌水孔段裂隙，保证封闭效果，减少后续扫孔时间。如果在替换压水过程中泵压持续升高，要及时调整控制泵速和泵压。

2.3.5 压浆结束后，将孔口封闭一段时间，防止涌水压力将水泥-水玻璃混合浆液反向压出或抬起。

2.4 扫孔

由于水玻璃作用，水泥-水玻璃混合浆液压浆结束后1～2小时就可以进行扫孔，及时扫通上部孔段，以减少扫孔时间，防止待凝时间过长水泥强度过高而引起钻孔偏斜。如果接触到涌水段附近的水泥还较软，可视情况待凝。

水泥扫孔时，应适当加大泵量，及时排除水泥浆。特别要防止水泥浆糊钻事故的发生。

3 应用效果

先后几次对钻孔的涌水段进行压浆处理，都收到了比较理想的效果，保证了后续钻孔的顺利进行。实践证明，水玻璃-水泥浆液压力灌浆对涌水地层的处理效果比较好，能有效地封闭涌水裂隙，保证钻孔浆液的泥浆性能，使泥浆起到很好的护壁作用，为钻孔的正常施工打下基础。压力灌浆的方法也为深孔钻探涌水地层的处理摸索出一条有效的施工经验。