如何預防、避免鑽孔過程中的塌孔？你需要知道這3點

塌孔，是現階段非開挖施工中最常見的事故。施工中如果出現泥漿粘度、密度增大；岩屑、含砂量增多；扭矩、切力加大；回拖鑽桿受阻等現象，這就說明鑽孔孔壁不穩定。繼而會導致孔壁坍塌、回拖管道抱死、工程施工失敗。

一、塌孔的原因

地質因素

非開挖施工的地層主要是在第四紀沉積層，第四紀沉積物是由地殼的岩石風化後，在風、地表流水、湖泊、海洋等地質作用下形成的鬆散沉積物。砂層、雜填土層、卵礫石層、淤泥等地層均為不穩定地層，當泥漿壓力不能平衡地層壓力時，就會發生塌孔。

物理因素

擴孔速度過快，泥漿泵壓力過大，鑽孔內泥漿液柱壓力驟增；導向孔曲率半徑過小，鑽桿或擴孔器旋轉擠壓孔壁，帶動泥漿沖蝕孔壁；導向孔上部地層漏失，地層壓力釋放，孔內泥漿液柱壓力降低，導致塌孔。

二、塌孔的預防與泥漿選擇

塌孔的預防

塌孔的預防措施應首先滿足兩個條件：

泥漿液柱壓力=岩土孔隙壓力

；

儘量減少水滲入岩土或孔壁四周的水滲出。

對於地質因素造成的塌孔預防措施有：

（1）增大泥漿密度，提高泥漿液柱壓力以平衡地層壓力；

（2）使用較大動塑比值的泥漿來保護孔壁。

對於物理因素造成的塌孔預防措施有：

（1）開泵避免過快，讓鑽桿儘量保持在恆定張力下工作，以避免液柱壓力驟增以及鑽具對孔壁的猛烈撞擊；

（2）根據地下障礙分佈情況做好鑽孔軌跡設計和擴孔程式，以避免因導向孔曲率過大引起的鑽具迴轉擠壓孔壁；

（3）合理控制泥漿密度和流變效能，使泥漿具有一定的液柱壓力，保持泥漿的低返速，呈平板流型的狀態。

（4）提高鑽進速度，減少泥漿浸泡沖蝕時間，同時保持泥漿均勻、效能穩定，嚴禁出現泥漿效能大幅度變化的情況。

泥漿選擇

配製泥漿應適當降低失水量，減少滲入孔壁的水分，適當增大泥漿濾液黏度，pH值控制在8。5～9。5之間。

針對泥頁岩易水化、膨脹、分散的特性，可選用低失水高礦化度泥漿、石膏泥漿、鉀基泥漿。高礦化度泥漿有氯化鈉、氯化鈣泥漿，都屬於抑制性泥漿，可顯著的控制泥頁岩水化膨脹，防止坍塌。

石膏泥漿效能穩定且流動性好，300~500mg/L濃度的鈣離子能防止泥頁岩地層的膨脹坍塌。鉀基泥漿中的鉀離子易嵌入氧原子六角環，可以使結構更加緊密，亦可使黏土負電荷減少，從而減弱泥頁岩水化分散，有效預防塌孔。

三、塌孔處理

當塌孔不嚴重時，適當增大泥漿密度，減少失水，小排量迴圈，使泥漿呈平板型層流或塞流，將塌塊和岩屑帶出。當塌塊尺寸較大時，選擇高切力、高黏度泥漿，保持泥漿在環形空間層流狀態下，適當加大沖洗排量，以便將大塌塊帶出。

四、結束語

總的來說，為了更好的提高施工成功率，降低施工成本，更加有效的預防塌孔事故，在定向鑽施工前應做好以下幾點：

（1）施工點地層地質詳細勘察；

（2）最佳化設計導向軌跡；

（3）針對穿越地層科學配製泥漿；

（4）合理選擇鑽機、鑽具；

（5）耐心操作，精心施工。

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