第四纪地层（共4篇）
第四纪地层 篇1
2009年7月，受安徽省宿州市某单位委托笔者单位施工一眼供水井，要求成井出水量≥40t/h，合同工期为15天。在对施工现场进行踏看后，制定了相应的施工技术方案，确保项目顺利竣工，工程质量达到合同要求。
（一）地质条件与技术要求
1. 地层岩性
第四系地层主要为粘土、砂层、砂砾石层和卵石层，粘土层易吸水膨胀，砂层、砂砾石和卵石层结构松散，易坍塌、漏失。
2. 技术要求
(1)井身圆正，井身直径不得小于Ф600mm;
(2)井身垂直，井斜不得超过1.30，顶角和方位角不得有突变;
(3)下入的井管，井壁管与沉淀管均为Ф273mm的有缝钢管，滤水管为Ф273mm缠丝钢管，孔隙率为35%;
(4)填砾滤料为天然滚圆度较好的1～3 mm石英砂;
(5)填砾高度，高于最上一层隔水层底板8 m。
(6)井口用粘土进行止水。
（二）施工难点
1. 供水井的口径大，为Ф600mm，井斜不得超过1.30。大口径钻进相对容易出现井斜，且一旦出现井斜，纠斜难度较大。
2. 由于在井深42～49 m、54～60 m、72～84 m和95～109m为砂层，该层具有松散、含水、易流动等特点，钻进中易发生井壁坍塌和漏失。
3. 在井深110～118 m为卵砾石层，砾石的硬度高，胶结差，井壁不稳固，易发生掉块、坍塌，钻进中易发生井斜。
4. 井管下入，因井管直径大、质量大，如何将井管下到位、而且居中。
5. 填砾、洗井是影响供水井出水量大小的因素之一。
（三）钻进施工技术对策
1. 施工设备与机具的选配
(1)钻机：TSJ-600水源钻机;
(2)泥浆泵：TBW-850/5A;
(3)动力机：6135柴油机;
(4)钻塔：AS24-50型;
(5) 50KW发电机组、W/9型空气压缩机、振动除砂器、Ф89mm钻杆、Ф159mm钻铤、Ф178mm钻铤、扩孔钻头和下管工具等。
2. 井身结构
根据设计要求和地层情况，选择井身结构为：先用Ф190mm钻头打先导孔至设计深度，经电测井后进行扩孔至井身直径Ф600mm，下入Ф273mm的井壁管、滤水管和沉淀管。
3. 预防井斜
(1)严把开孔关，保证天车、转盘、方钻三点成一线，做到轻压、慢转，保证开孔的垂直度。
(2)导向孔防斜。导向孔钻进使用偏重钻铤，钻进中由于离心力的作用使偏重钻铤的重边在旋转时永远贴向井壁，这样使下部钻柱具有公转的运动特性，从而消除了自转时对井斜的影响，这样就使偏重钻铤在直井中更具有防斜的作用。
钻具组合：Ф190mm牙轮钻头+Ф159mm偏重钻铤(1根)+Ф159mm钻铤(4柱)+Ф89mm钻杆+方钻杆;
钻进参数：钻压10～20KN、转速114r/min、泵量900L/min左右。
(3)严把扩孔关，扩孔时扩孔钻头前接5m长左右的导向钻具，上部接一扶正器，以保证扩孔时不扩偏。
钻具组合：Ф600mm扩孔钻头(前接导向)+Ф178mm钻铤(1柱)+Ф590mm扶正器+Ф159mm钻铤(4柱)+Ф89mm钻杆+方钻杆;
钻进参数：钻压20～30KN、转速64r/min、泵量1200L/min。
(4)严格遵守操作规程，根据钻进地层情况合理选择钻进参数，采用井底加压，送钻均匀。
(5)测斜。钻进过程中每钻进30～50 m进行一次井斜测量，了解井斜情况。
4. 冲洗液
为保护含水层，保证井壁的稳固，全井采用优质泥浆进行护壁。
(1)冲洗液性能。聚合物泥浖的配制：膨润土5%，Na2CO34%(占粘土量)，GSP1%～2%，KHm1%，CMC3%。性能见表1。
(2)冲洗液性能维护。由于是全面钻进，钻进过程中产生大量的钻渣，如不及时排渣，将会加剧钻头及钻具的磨损，埋下事故隐患。采用加长循环槽的长度，设置沉淀池2个。泥浆池规格4m×4m×1.5m，配备泥浆搅拌机，设置振动除砂器，有效地降低了泥浆中的含砂量，保持泥浆性能稳定。
（四）成井施工技术对策
1. 下井管
下管是成井工艺的关键工作。完井后，根据测井资料，确定安排下井管。
(1）下管前准备工作
(1) 换浆，用稀泥浆替换井内的稠泥浆，使井内无沉砂，确保含水层的透水性。
(2) 探井，将长度7m探井器(外径比井径小20～30mm)下入井内，如探井器顺利下到井底，则说明钻井顺直。探井后应立即下井管。
(3) 根据测井资料，对含水层进行准确划分，确定其各含水层的厚度、顶底板深度。
(4) 本井含水层在42～49m、54～60m、72～84m和95～109m共四层，检查丈量井管，配好滤水管所在深度长度，做好下管记录。
(5) 检查起下井管工具、设备和提升系统，对全部井管重量和提吊设备以能力进核实，确保提吊安全。
(2）下管
(1) 采用提吊下管法，由升降机起吊，下入井内，提拉井管必须使用厚度30mm井管夹板。井管联接方式为丝扣联接。
(2) 为保证井管居中，每隔20}在井管外则均匀焊接四片筋板(长200mm，厚15mm)，其外径为Ф590mm。
2. 填砾
填砾是为增大滤水管及其周围有效孔隙率，形成一个人工过滤层，减少进水的水头损失，增大水井的出水量。同时还可起到滤水挡砂作用，以防含水层中的细砂进入滤水管，延长水井使用寿命。
(1)填砾之前再次调泥浆，泥浆比重低于1.03，粘度16～17s。
(2)采用循环水填砾法，用小泵量送清水同时沿井管四周均匀慢投砾，随填随测填砾高度(用测绳系重锤探测围填高度)，当发现填入数量及深度与计算有较大出入时，应及时找出原因并排除。
(3)随着砾料的不断填入，水泵的压力将逐渐升高，蹩泵现象加剧。本井填入砾料37t。
3. 止水
为防止地表水流入井内，需在井管外围用粘土封闭止水。
(1)止水材料，直径小于30mm的优质粘土球。
(2)止水工艺，将大小不等的粘土球在半干状态下缓缓填入井管外的环空间隙中，不能中途堵塞，完后再投入厚2m左右的粘碎块，使其遇水溶化后充填在粘土球间隙中，增加止水效果。
4. 洗井
洗井是为清除井内泥浆，破坏井壁泥皮，以疏通含水层，增大滤水管周围的渗透性。采用活塞洗井与空压机联合洗井。
(1)下入钻杆至井底，泵入清水替换井管内泥浆。
(2)由于使用的是泥浆护壁，用1%浓度的焦磷酸钠溶液注入含水层段，浸泡12h。
(3)下入下接活塞的钻杆，活塞直径比井管内小10mm。将活塞送到过滤管部位，在过滤管井段上下升降钻具，使含水层造成很大的压差，达到洗井目的。同时活塞洗井与空气压缩机配合进行联合洗井，直至水清砂净，水的含砂量<1/2000(体积比)。
(4)用活塞洗井下降的速度要适当，提升速度一般在0.6～1.2m/s。提引器的安全箍要固定。切忌将活塞下入沉淀管中，否则将会由于真空的吸附作用而使钻具卡死。
（五）结语
洗孔完成后安装深井泵进行抽水验收，出水量达到合同要求(出水量≥45t/h)。同时采取水样，送防疫站化验后符合国家饮用水标准。
1. 根据实际情况，结合地层特点，合理选择钻探设备和机具，是降低钻井成本的措施之一。
2. 优化钻具组合，遵守操作规程式是预防井斜的有效措施。
3. 选择优质泥浆护壁可保证井壁稳定，是确保井管顺利下到位的关键。
4. 用循环水填砾法填砾，可减少砾料在中途堵塞的机会，效果好。
5. 用焦磷酸钠溶液注入含水层段浸泡，配合活塞丞空压机联合洗井洗井效果好，可增大含水层的出水量。
摘要：结合第四系地层供水井施工实例, 介绍了供水井从选配设备、泥浆护壁、确定钻具组合和钻进参数, 对钻井到成井、换浆、下管, 填砾, 止水, 洗井和抽水验收等工序, 分析了施工中遇到的难点与对策, 为供水井的施工积累了经验。
关键词：第四系地层,供水井,钻进措施,成井措施
参考文献
[1]王建学, 等.钻井工程[M].北京:石油工业出版社, 2008.87-88.
[2]长春地质学校与昆明地质学校合编.钻探工程 (下册) [M].北京:地质出版社, 1979:120.
[3]韩广德, 金宝昌, 丁祥发.中国煤炭工业钻探工程学[M].北京:煤炭工业出版社, 2000:660-662.
[4]煤炭部地质局编著.煤田地质钻探[M].山西:山西人民出版社, 1984:303-304.
[5]北京地质局, 河北省地质局编著.水文地质钻探知识[M].北京:地质出版社, 1974:178-179.
第四纪地层 篇2
1 李粮店井田井筒检查孔地质概况
第四系地层平均厚度50.09 m, 上部为黄土、卵石、砂质黏土、松散沙层, 底部有厚2.00～17.00 m砾石层;第三系地层平均厚445.17 m, 有砂质黏土、砂互层, 底部含有砾石层;下部为煤系地层, 主要由砂岩、泥岩和二1煤层组成, 终孔层位于L8灰下10 m。
2 井筒检查孔技术及质量要求
(1) 技术要求。
①全孔取心, 取得沿井筒中心线的完整地质剖面及各岩层力学性质参数、黏土层的力学性能指标等。②分层段抽水试验, 取得试验段的水位、涌水量、渗透系数、水质和水温等资料, 探明井筒开凿时的水文地质条件。③查明井筒位置煤层瓦斯富集情况及突出可能性。
(2) 质量要求。
①采取率:在冲积层和基岩中不低于75% (不扰动样的直径≥80 mm) , 在煤层、破碎带、砂、砾石层段不低于65%, 基岩不低于75%, 煤层不低于80%。②孔斜:在井筒设计深度以内钻孔偏斜率控制在1.5%。
3 施工工艺
3.1 钻进取心
第四、三系沙土层和基岩风化带取心, 关键是选择合适的取心工具和操作方法, 使土、岩心的冲刷率减小到最低程度。在土层、砂层取心时, 操作如下:下钻至孔底0.3～0.5 m时开大泵量进行冲孔排渣, 经扫孔到孔底后方可正常钻进取心, 清孔要适度, 过了会将原状地层冲掉, 不足则会有残留物, 影响岩心的质量。通过仔细观察涌出的泥浆情况判断清孔效果, 并根据不同地层采取不同的钻进参数。①第四、三系地层。钻压为3～4 kN, 转速为75～150 r/min, 泵量为80～150 L/min。②基岩风化地层。钻压为6～8 kN, 转速为75～150 r/min, 泵量为150～250 L/min。③正常地层。钻压为6～12 kN, 转速为150～300 r/min, 泵量为150～250 L/min。
3.2 退心工艺
岩心管提至地表后, 应卸掉活动节头, 塞入隔水塑料, 拧上进水接头, 泵压退心至同尺寸取样筒内并迅速封存。
(1) 应避免岩心在取心管中停留过长时间, 产生粘连现象, 影响心样质量。
(2) 隔水塑料松紧一定要合适, 太紧则退心时困难, 太松时会造成对心样的注水, 人为增加心样的含水量。
(3) 应避免锤击取心管, 以免造成心样扰动。
(4) 退心与钻进一样, 也要一次完成, 否则不均匀退心造成心样的不均匀变形, 影响心样的质量等。
3.3 孔斜控制
根据地层的各向异性原理, 孔斜控制应立足以防为主、以纠为辅的主导思想。
(1) 坚持开孔验收制度, 对钻机稳固程度及立轴角度进行检查和校正, 保证“三心”在一条直线上。
(2) 严禁使用已松动的立轴导管及弯曲的立轴或钻具。
(3) 采取钻铤加压, 钻铤所受重力必须超过井底给压的30%以上, 且要求三班加压一致。
(4) 钻具选择应遵循“刚、长、粗、直、垂”的原则, 钻铤和孔径的级配必须合理, 且钻进时下部粗径钻具应形成多点支撑, 应注意检查钻头、岩心管、粗径钻具连接起来是否弯曲, 即钻具组合是否同心。由于第四、三系地层软硬交替, 在换层时应减压钻进, 防止孔斜增大。钻具组合为:Ø110 mm钻头+Ø108 mm岩心管 (6～7 m) +Ø105 mm钻铤 (8～10 m) +Ø83 mm钻铤 (8～10 m) +钻杆+立轴。
(5) 根据岩石选择相适应的钻头, 依据钻进地层条件, 选用钻进参数 (表1) 。
如主检孔:在孔深120.00 m, 顶角1°10′、方位角135°, 换层时控制钻进参数:压力3～4 kN, 转速75～150 r/min, 泵量150 L/min。换层时采取减压钻进等施工工艺, 在孔深560 m测斜, 顶角0°55′、方位角232°, 改变钻孔的轨迹, 控制钻孔增斜, 达到了降斜、防斜的目的。
4 抽水作业及泥浆护壁措施
4.1 抽水试验施工工艺
抽含水层应揭穿一层抽一层, 自上而下进行;抽完水后, 若泥浆护壁不能保持孔壁稳定, 则应及时下套管隔离不稳定地层。在套管作业时应注意以下方面。
(1) 下套管前应划眼, 划眼套管长度应不小于2个立根的长度。
(2) 下套管时, 套管丝扣要缠棉线和抹铅油, 注意检查套管的连接质量, 保证连接安全可靠, 下放套管时要稳, 避免急刹车, 以防套管脱、跑等事故的发生。
(3) 在固结套管时一定要注意套管底口的封闭, 并使水泥灰浆凝固达到一定的强度, 最好能取上水泥心进行验证。
(4) 为保证止水可靠, 宜采用异径止水, 止水材料选用海带、牛皮、油炭等。
4.2 冲洗液的选择与维护
第四、三系地层胶结松散, 易坍塌掉块, 水敏极强, 因此在选择泥浆护壁时又要考虑防止阻塞含水层通道等, 从而增加了冲洗介质选择与维护的难度, 所以应根据不同地层条件选择和调试冲洗介质的性能指标 (表2) 。
5 结语
根据煤矿井筒检查孔施工的目的, 针对工程难点, 抓住技术要点, 精心设计, 精心施工, 才能提高工效, 保证工期。
(1) 坚持开孔验收制度, 对钻机稳固程度及立轴角度进行检查和校正, 并保证提引器、立轴及孔口中心位于同一条直线上, 无安全设备和材料以及设备安装未达标则不能开工。
(2) 采用适当的取心工具和合理的取心操作工艺, 保证第四、三系地层, 基岩风化带, 煤层的 (心) 样采取率。
(3) 严把防斜关, 抓住设备安装、钻具组合等操关键环节, 控制孔斜不超限。
(4) 根据不同地层条件, 相应选择冲洗介质及调整性能指标, 在不伤害含水层的前提下, 维护孔壁稳定, 保证孔内安全。
摘要：针对李粮店井田第四、三系地层煤矿井筒检查孔施工中存在的技术难点和技术问题, 分析了其地质概况, 提出了井筒检查孔技术及质量要求, 介绍了井筒检查孔施工工艺, 采取抽水作业及泥浆护壁措施, 效果良好。对类似条件项目施工有借鉴作用。
第四纪地层 篇3
山西朔州市地处山西北部大同断陷盆地内, 大同盆地位于汾渭断陷带北部, 全长225 km, 宽约60 km, 盆地边界主要受口泉断裂、六棱山北麓断裂和恒山北麓断裂控制, 形成一较宽阔且对称的地堑, 内部又被同方向的活动断裂解体成马营庄凹陷、怀仁凹陷、朔州凹陷、阳原凹陷、阳高凹陷及其间的黄花梁凸起、丰稔山凸起和砂板梁凸起共7 个次级构造单元。沉降中心位于盆地南侧马营庄凹陷内, 其新生代沉积厚度达3 500 m, 其中第四系厚度为900 m。本文研究区所在的朔州凹陷盆地为大同断陷盆地次级构造单元, 据地质钻孔资料, 朔州盆地新生界厚度为180 m ~220 m, 其中上更新统的平均厚度为40 m, 下更新统为110 m, 中更新统为52 m, 上更新统为35 m, 由此推算早更新世盆地的沉降速率为0. 07 mm/年, 中更新世沉降速率为0. 08 mm/年, 晚更新世沉降速率为0. 38 mm/年。
2 研究区地理位置概况
本文研究区为朔州市主城区及其周边区域, 即朔城区, 其大致范围为: 北至朔州市大忻线, 南至朔州市南环路, 西至朔州市西环路, 东至朔州市洗朔线, 占地面积约150 km2, 朔城区范围用地理坐标表示: 北纬39°16'36. 97″ ~ 39°22'54. 88″, 东经112°22'24. 22″ ~112°32'5. 63″。
3 研究区地貌划分
朔州全市地貌轮廓总体上是北、西、南三面环山, 山势较高, 中间是桑干河域冲积平原, 地势相对较低, 本文研究区要涉及朔州市城区及其周边, 按照地形地貌、地质构造、地层岩性特征概况, 可初步将朔城区地貌划分为冲洪积倾斜平原区和冲积平原区2 个一级地貌单元及4 个次级地貌单元 ( 见图1, 表1) , 详述如下。
1) 冲洪积倾斜平原区Ⅰ。冲洪积倾斜平原区是指洪涛山山前冲洪积倾斜平原区、管涔山山前冲洪积倾斜平原区2 个次级地貌单元, 主要分布于朔城区的北侧洪涛山及西侧管涔山山前, 属剥蚀堆积类型。受新构造运动影响, 下更新世后期盆地边缘抬高, 大小沟口洪积扇裙广布, 即成现在地貌形态, 地形相对平缓, 地面坡度介于3° ~ 15°, 地面海拔高程1 100 m ~ 1 140 m。
2) 冲积平原区 Ⅱ。冲积平原区是指恢河河床、河漫滩区、恢河Ⅰ级阶地区、冲积平原区3 个次级地貌单元, 主要分布于朔州盆地中心桑干河、黄水河、七里河与恢河两侧区域, 地势相对平坦, 地面坡度介于1° ~ 3°, 倾向各大河流, 地面海拔高程1 060 m ~1 100 m。
4 研究区水文地质特征
研究区内所覆盖的松散堆积物主要为第四系全新统及上更新统、中更新统冲洪积物, 其中全新统粉土、卵石层及上更新统卵砾石层为主要含水层, 河水及大气降水为地下水的主要补给来源, 地下水位随季节变化较明显, 变化幅度1 m ~ 3 m。研究区内, 地下水位埋深5. 0 m ~ 20. 0 m不等, 变化较大, 其中北部及西部冲洪积倾斜平原地下水位一般在15. 0 m ~ 20. 0 m不等, 中部恢河河漫滩及Ⅰ级阶地、东南部冲积平原区地下水位一般在5. 0 m ~10. 0 m不等。地下水位埋深最小地段位于场区东部太平窑水库附近。
5 研究区晚第四系地层划分
为了查明研究区晚第四系地层厚度, 我们取研究区钻孔土样进行了光释光测年及电子自旋共振测年, 综合地形地貌、地表物质组成、水文地质特征、地质构造特征及测年结果, 可将研究区各个地貌单元的工程地质特征分述如下:
1) 洪涛山山前冲洪积倾斜平原区Ⅰ1。主要分布于研究区北部, 总体地势北高南低, 地形相对平缓、开阔, 地面坡度介于3° ~8°, 地面海拔高程介于1 090 m ~ 1 120 m。区内所覆盖的第四系松散堆积物主要为上更新统 ( Q3) 冲洪积物, 其中上部0 m ~ 40 m为第四系上更新统 ( Q3) 粉土、粉质粘土层, 其下为中更新统 ( Q2) 及下更新统 ( Q1) 粉质粘土、中粗砂、卵石层, 卵砾石分选差, 磨圆度较差。该区由北向南细粒土逐渐增厚, 而中粗砂、卵石层逐渐变薄, 卵石磨圆度逐渐变好, 局部具极粗糙的斜交层理, 有时夹有透镜体和条带状的细粒碎屑和粘土混合体。
2) 管涔山山前冲洪积倾斜平原区Ⅰ2。主要分布于研究区西部, 总体地势西高东低, 地形相对平缓、开阔, 地面坡度介于5° ~15°, 地面海拔高程介于1 100 m ~ 1 140 m。区内所覆盖的第四系松散堆积物主要为上更新统 ( Q3) 冲洪积物, 该区0 m ~ 35 m为第四系上更新统 ( Q3) 粉土、卵石层, 其下为中更新统 ( Q2) 及下更新统 ( Q1) 粉质粘土、卵石层, 卵砾石分选差, 磨圆度较差。该区由西向东细粒土逐渐增厚, 而中粗砂、卵石层逐渐变薄, 卵石磨圆度逐渐变好, 局部具极粗糙的斜交层理, 有时夹有透镜体和条带状的细粒碎屑和粘土混合体。
3) 恢河河床、河漫滩区Ⅱ1。沿研究区内恢河流域河谷区中部呈条带状分布, 宽约0. 3 km ~ 1. 0 km, 总体地势西高东低, 地形平坦、开阔, 地面坡度介于1° ~ 2°, 区内相对高差较小, 地面海拔高程1 060 m ~ 1 090 m。区内所覆盖的第四系松散堆积物主要为第四系全新统 ( Q4) 冲积物, 其中0 m ~ 16 m为第四系全新统 ( Q4) 粉土、粉质粘土、砂砾石层, 其下为上更新统 ( Q3) 及中更新统 ( Q2) 粉质粘土、粉土、中粗砂、卵石层, 卵石磨圆度中等, 母岩成分以石英岩、砂岩为主。
4) 恢河Ⅰ级阶地区Ⅱ2。沿研究区内恢河、七里河流域两侧分布, Ⅰ级阶地拔河高度7. 0 m ~ 10. 0 m, 阶地面宽约0. 3 km ~2. 0 km。研究区内该区分布面积较大, 大体分3 部分, 北部沿恢河北岸展布, 南部沿恢河南岸展布, 中部位于恢河2 条支流交汇处, 3 部分均呈条带状东西展布, 该区总体地势西高东低, 地形较为平坦、开阔, 地面坡度介于1° ~ 2°, 地面海拔高程1 065 m ~1 100 m。区内所覆盖的第四系松散堆积物主要为第四系上更新 ( Q3) 统冲积粉土、砂类土夹卵石, 其中0 m ~ 30 m为第四系上更新统 ( Q3) 粉土、粉质粘土、粗砂、卵石层, 其下为中更新统 ( Q2) 及下更新统 ( Q1) 粉质粘土夹中粗砂层。该区卵石多呈薄层分布。该区靠近恢河河床、河漫滩区域局部有全新统 ( Q4) 粉土、粉细砂层分布, 层厚0 m ~ 16 m。
5) 冲积平原区 Ⅱ3。位于研究区东南部, 该区总体地势西高东低, 北高南低, 地形平坦、开阔, 地面坡度介于1° ~ 3°, 地面海拔高程1 075 m ~ 1 095 m, 区内所覆盖的第四系松散堆积物主要为第四系上更新 ( Q3) 统冲积粉土、砂类土夹卵石。该区0 m ~ 40 m为第四系上更新统 (Q3) 粉土、粉质粘土、中粗砂层, 其下为中更新统 (Q2) 及下更新统 (Q1) 粉质粘土夹中粗砂层, 该区卵石多呈夹层及透镜体分布。研究区工程地质剖面图见图2, 图3。
6 结语
1) 研究区北部洪涛山山前洪积平原部分地区以及场地西部管涔山山前洪积平原0 m ~ 40 m地层主要为第四系上更新统 ( Q3) 粉土层, 40 m ~ 70 m主要为中更新统 ( Q2) 卵石夹粉质粘土层, 卵砾石磨圆度较差, 多呈尖棱状~ 圆棱状, 70 m ~ 150 m主要为下更新统 ( Q1) 粉质粘土层, 即上部粉土、中部卵石、下部粉质粘土为该地质单元主要特征。2) 研究区中部恢河河漫滩、Ⅰ级阶地及场地东南部冲积平原区0 m ~ 30 m地层主要为第四系上更新统 ( Q3) 粉土层, 30 m ~ 65 m主要为中更新统 ( Q2) 粉质粘土、中粗砂互层, 偶见卵砾石, 卵砾石磨圆度中等, 多呈浑圆状, 65 m ~150 m主要为下更新统 ( Q1) 粉质粘土层, 即上部粉土、中部中粗砂、下部粉质粘土为该地质单元主要特征。
摘要：从地层地貌特征、地质构造特征、水文地质特征等方面, 论述了朔州市朔城区的地质概况, 介绍了朔城区地貌单元分区情况, 结合钻孔土样资料, 得出了研究区晚第四系地层岩性特征, 对当地后续工程的建设具有一定的参考作用。
关键词：朔州盆地,晚第四系地层,地层地貌
参考文献
[1]张文龙, 史玉金.上海市工程地质分区问题[J].上海国土资源, 2013, 36 (1) :5-9.
[2]周游.水文地质条件工程地质分区在工程中的应用[J].铁道勘察, 2010 (6) :61-65.
[3]荣棉水, 王世元, 李小军, 等.西南某山区机场的工程地质分区及其评价[J].地质找矿论丛, 2011, 26 (3) :350-353.
[4]庞设典, 熊毅明, 肖炎明, 等.武汉市工程地质分区的构想[J].城市勘测, 2005 (2) :37.
[5]方鸿琪, 杨闽中.工程场地的特征与工程地质分区[J].工程地质学报, 2002, 10 (3) :86.
[6]孙快忠.奉化江、姚江流域工程地质分区和工程地质问题[J].地质调查与研究, 2013, 36 (4) :305-310.
第四纪地层 篇4
哈尔滨市地处松花江中下游, 表土覆盖地层为第四系粘土质地层, 具弱吸水性及弱膨胀性, 是非开挖施工行业的一大难题之一。
1 施工前准备
为确保工程万无一失, 必须采取正确合理的施工工艺。首先, 必须充分了解当地覆盖地层的地质情况, 充分了解岩土分析状况。通过调查研究及查阅当地岩土分析资料, 认为本区地层为第四系粘土质地层, 粘土成分含量极高, 具弱吸水性和弱膨胀性, 粘滞系数较大。因而, 在该地层中进行非开挖施工, 极易产生糊扩孔器的现象, 致使钻头及反向扩孔器的合金头的切削能力大大减弱, 在钻进和回扩过程中产生较大的阻力和扭矩, 增加了施工难度和风险。因而, 在该区进行非开挖施工, 必须谨慎行事, 必须进行预扩孔。
在站前广场铺管工程施工前, 进行了多次短距离的实际“验证”工作。设备采用美国威猛牌D33x44型水平导向钻机, 铺设φ110 mm PE管道4根。考虑4根φ110mm PE管道的总直径及导出泥浆的富余空间, 至少使用φ400 mm反向扩孔器扩孔, 一般采用闭式φ400mm反向扩孔器。考虑到本地土质情况, 钻液配制采用少量膨润土加适量聚合物与水混合而成, 钻液供应为异地取水, 间断供应。
第一次实验工程, 长度60m, 污水管道深6m, 铺设φ110mm PE管道4根, 回扩采用φ400mm闭式反向扩孔器预扩孔, 钻进过程一切顺利, 钻孔最深处7m。预扩孔时, 当回扩25m时, 突然出现回拖力及扭矩急剧增大;35m时, 回拖力及扭矩已超过设备的极限, 出现回拖、旋转不动的情况, 不得不停止施工。经分析研究认为:由于土质粘度过大, 回扩器被粘土钻屑糊得严重, 造成合金头也被糊实, 极大地降低了合金头的切削地层能力。要解决此问题, 必须降低土质粘度。钻液配制由原来的清水加少量膨润土及适量聚合物的方法改为清水加适量洗涤剂。通过大量注入这种钻液, 回扩器在较高扭矩及回拖力的情况下缓缓而动, 一段时间后, 回拖力及扭矩有所下降, 十多个小时后终于完成了第一次预扩孔。由于第一次预扩孔的艰难状况, 为保险起见, 决定再清孔一次。再次清孔后带管非常顺利。
其后的几次实验工程, 长度都在50m至80m不等, 铺设管道均为4根φ110mm PE管, 钻孔最深6m以下, 钻液配制均采用清水加适量洗涤剂降粘, 施工工艺分别采用以下两种:a钻进→预扩φ300mm孔→预扩φ400mm孔→带管。b.钻进→预扩φ300mm孔→预扩φ400mm孔→φ400mm清孔一次→带管。经过比较, 采用第一种工艺, 即预扩大出口φ400mm孔后不清孔带管, 回拖力及扭矩均正常, 但管道有被拉扁的现象, 铺管距离越长, 管道被拉扁的可能越大。采用第二种施工工艺, 即预扩φ400mm孔后再用φ400mm反向扩孔器清孔一次, 然后再带管, 未见管道被拉扁的现象发生, 一切非常成功顺利。
2 施工方案
根据以前几处短距离工程实际施工经验, 考虑到穿越站前广场工程的较长距离, 制定出如下施工方案:
2.1 钻液配制:
钻液配制采用清水加少量膨润土 (因某些地段有回填土) 润滑, 另加适量洗涤剂降粘。钻液供应系统采取不间断供应。
2.2 施工程序:首先采用美国威猛D33×44
水平导向钻机绕过原有地下管线钻进至深5m后, 水平前进, 到达目的地后1.5m深处出土。扩孔第一步采用φ300mm闭式回扩器预扩孔, 第二步采用φ400mm闭式回扩器预扩第二次, 第三步采用φ400mm闭式回扩器清孔一次, 第四步用φ400mm闭式回扩器带管。清孔次数暂定一次, 施工时视具体情况增减
3 施工过程
在钻进过程中, 钻头到达预计回填土地段时, 遇到不同程度的阻力, 估计是回填的废弃砖头等杂物, 整个钻进过程比较顺利。预扩φ300mm孔一切正常;预扩φ400mm孔也很顺利, 其回拖力及扭矩正常, 用φ400mm闭式回扩器清孔时, 回拖及扭矩均很小, 回扩器出孔时, 见有大量粘稠泥块涌出。孔内泥块积聚是引起孔内高压锁的主要原因, 同时也是导致管道拉扁的主要因素。为确保工程万无一失, 临时决定用φ400mm回扩器再清孔一次。第二次清孔, 回拖力及扭矩非常小, 在回扩器出孔时, 有少量粘泥团涌出, 粘稠度比上次要小很多, 这表明孔内地层碎屑已基本清空或稀释, 可以进行带管工作。在拖管时, 回拖力、扭矩都非常小, 管道出孔时, 见有少量较稀泥团涌出, 但管道完好无损并无被拉扁的迹象, 这充分说明了本工程采取的施工工艺基本合理、正确。
4 经验教训
4.1 在粘性较高的粘土质地层中利用水平导向钻机进行非开挖铺管工程施工, 钻液的配制必须考虑降粘。
4.2 在粘性较高的粘土质地层中利用水平导向钻机进行非开挖铺管工程施工,
不必担心发生塌孔现象, 钻液也不会过分流失。同时, 扩孔时切削下来的粘土质碎屑在扩孔器的搅拌下形成了一种近似胶体的泥浆, 它可以悬浮切削下来的块状碎屑并将其带出孔外。因而在钻液配制方面, 应着重考虑降粘, 忽略其他次要因素, 以达到节约原材料, 降低成本的目的。
4.3 在粘性较高的粘土质地层中利用水平导向钻机进行非开挖铺管工程施工,
必须预扩孔。当铺设管线较多时, 预扩孔必须由小孔径依次增大。当铺设管线较多时, 预扩孔必须由小孔径依次增大, 最好不要一次到位。如果设备功率较大, 也可选择适当粗一点的回扩器进行第一次预扩孔, 当铺设管线较长且单根管道管径较大时, 预扩孔后必须进行清孔处理, 以避免管道被拉挤扁。
4.4 回扩器最好选择翼状切割型开式反向扩孔器,
它具有不易被切削下来的粘土质钻屑糊粘, 大大降低了回拖阻力和旋转所需的能量, 增强了切削地层的能力。同时, 开放式的设计能使钻液和钻屑更轻易地越过扩孔器, 避免液压锁的形成。
4.5 哈尔滨市站前广场工程共清孔两次,
从第二次清孔带出物看, 经过第一次清孔, 已基本清空, 没必要再进行第二次清孔工作, 以致浪费了大量的人力、物力、财力和宝贵的时间。在以后的工作中应加强这方面的研究工作, 真正做到优质、高效施工。
摘要：在粘土质地层中进行非开挖铺管是非开挖领域的一大难题。通过哈尔滨市粘土地层中水平导向钻长距离非开挖铺管的工程实例, 总结了在该类地层中进行水平导向钻非开挖施工的经验和教训。