摘要：浅层高承压水造成施钻和封孔非常困难，该文通过工程实例，介绍浅层高承压水地区钻探工艺和封孔技术，为此类地层钻探提供借鉴。
关键词：承压水；封孔；跟管钻进；加重泥浆
1.工程概况
地质概况。西宝客运专线常兴渭河特大桥位于渭河冲积平原区和秦岭山前（塬前）洪积平原区。沿线所经地区地层以第四系冲、洪积黏性土、砂类土、碎石类土为主，总厚度大于300m（图1）。
沿线地下水类型主要是第四系松散层孔隙潜水和孔隙承压水，其补给来源主要为大气降水、河水、人工灌溉地表水体垂直入渗及秦岭山区基岩裂隙水的侧向补给。其中陈家村跨渭河特大桥处就发现有承压水，该处承压水的隔水层为第四系上更新统上部冲积粉质黏土，厚约20m。多层承压水层为渭河南岸紧靠秦岭山前洪积扇中细砂层，洪积扇前缘多处可见上升泉水出露，承压水受渭河南岸山前洪积扇地下水补给，承压水水头高，水量大且稳定。
此次工程地质勘探钻探孔分布于该区域，钻孔大多在二十几米后见砂层，并出现承压水且压力较大。
钻探技术要求。该工点为西宝客运专线常兴渭河特大桥跨渭河段，钻孔设计深度80m，一般开孔直径为 150mm，根据孔深调整，终孔直径一般大于91mm，钻探目的是了解地层、水文情况，为渭河铁路特大桥设计和施工提供依据。
2.施钻过程
承压水的出现。2009年4月12号，Z-702号孔、里程KD582+620孔进行钻探过程中，当钻至25.20m时突然出现承压水上涌，水头压力较大，呈喷射状喷出孔口，喷射高度6m左右（图2），致使钻探工作无法进行。因勘探未能满足地质技术要求，必须采取新的钻探工艺来保证钻探工作的顺利进行。
水文地质数据的测试。承压水出现后，为取得第一手资料，进行了涌水量和水头高度的测量。涌水量采用三角堰量测，堰口水头高度135mm，涌水量Q=800.05m3/d。水头高度采用压力表测量，将压力表连接在套管口上，测出水头压力为0.9kg/cm2（图3）。从取得参数可看出，承压水流量很大，且持续稳定，静水柱压力高度可达9m。
下套管隔离出水层。由于承压水层在25.2米钻孔孔深相对较浅，采取了下 146mm套管跟管钻进的措施进行止水，钻至28.10m时进入了粉质黏土隔水层，可进行正常钻进，但当钻至31.2m时又遇到了砂层，出现了第二层承压水， 146mm套管跟下至30.61m无法再跟进下去，钻探一时无法继续进行，分析需采取释压解决施工困难。
重新开孔。由于在原孔位继续钻进处理起来相对费时费力且效果不好，遂采取将钻孔向小里程方向（里程KD582+617.50）向移2.50m重新开孔钻进，把原孔作为卸压孔让水继续流淌，并总结原孔施钻的经验，准备齐全钻探套管和一些必备的材料，在钻进时，加大泥浆粘度和比重，并快速穿透承压水层，并立即下入管套的方法封水。
采取这个措施后，在重新开孔钻进时，5.20m出现涌水（分析为原孔承压水通过地表渗透的涌水），之后采取跟管钻进、加大泥浆比重等措施钻进效果较好。32.60m时当出现第二层承压水时立即采用下 127mm套管止水成功。57.50m时出现了第三层承压水，由于钻孔较深，跟管钻进已很困难，因孔壁粉质黏土层较稳固，遂采取继续加大泥浆粘度和比重施钻的方法，依靠泥浆液柱压力降低水头压力钻至设计孔深，完成了该孔的勘探任务。
在之后的其它钻孔均采取跟管钻进、加大泥浆比重等措施均取得成功，顺利完成本工点的勘探任务。
3.止水封孔
承压水止水封孔的重要性和困难程度。钻孔结束后，由于孔内或套管壁冒水，如何封孔，又是面临的一个难题。现场发现有以前施钻过的钻孔，由于封孔措施不当，造成封孔失败，数年后孔位位置仍在冒水，地面塌陷，这将破坏地下水水系的平衡，且会给后面的施工带来很大的隐患，长年的涌水携带出了大量的泥沙造成钻孔位置地层疏松，地面塌陷，使后续桥墩施工难度增大，并形成很大的安全隐患。
现场先后采用砸入木桩、投石料，灌浇混凝土，但是封水没有成功，水仍然从孔壁或距钻孔数米远处涌出。
封孔措施。经分析，要封孔成功，要保证在钻孔一定深度内封堵钻孔，如封堵过浅，压力水便会压裂钻孔周围的地层，从钻孔旁边冒出，如出现这种情况，采取补救封孔措施相当困难，几乎无处下手。现场采取钻孔结束后迅速往套管内投入部分 20～80mm粗骨石料，填粗骨石料的目的是降低承压水压，将粗骨料充填到具孔深12米左右后（保证进入第一层承压水顶部以上一段距离），再起拔套管时在孔内最少保留 146mm套管15m，套管下入深度越深封水效果越好。然后在套管周围挖深2.00m，直径1.2m的坑，将套管和孔壁尽可能夯实，然后浇注上混凝土沉台（图4），防止承压水套管外壁顶出。待混凝土凝固有一定的强度后，同时从套管口也向孔内灌入混凝土至孔口，封堵钻孔结束，建立封水标志。通过现场验证封孔效果良好。
4.经验和体会
浅孔钻进采取套管封承压水层是一个简单快捷的办法，在钻探之前要做好充分的准备，遇到承压水层要快速通过，下套管封闭。
在钻探过程中要经常注意泥浆的变化，在泥浆中加入重晶石粉等加重材料来尽量加大泥浆比重，平衡地压，泥浆变稀时要及时调整比重、粘度。
重视封孔工作，承压水有一定的压力，封孔时要保证有一定的深度，否则压力水会从钻孔周围压裂土层冒出，出现这种情况后将很难补救。最好的办法是孔内保留部分套管，在套管内外进行封堵，孔内保留套管的长度要根据地层和孔内承压水的水头压力来决定。
[1]刑士学，徐莹莹.煤田钻探封孔工艺[J].煤炭技术，2008
[2]铁路钻探技术手册北京[M].北京：人民铁道出版社，1978
[3]铁路工程地质钻探规程[M].北京：中国铁道出版社，1998