岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析

【摘 要】 岩溶地区的岩土工程勘察，关键在于穿越上部覆盖层，并系统观察岩溶的地质发育状况，一般来讲，钻探是解决这些问题的有效途径。本文结合铜仁市碧江区地质环境状况，对岩溶区域岩土工程的地质勘察及钻探技术做一番深入的探讨。

【关键词】 工程勘察 钻探技术 岩溶地区 岩土工程

岩溶地区由于地质条件相对复杂，钻探效率低、事故多，质量难以保障，这也一度成为岩溶地区钻探施工中较普遍的通病。从这个角度看，编制合理、可行的钻探技术方案势在必行。本文结合铜仁地区的地质环境状况，系统阐明岩溶地区岩土工程的勘察钻探技术的应用方法。

1 岩溶地区地质环境条件分析

本岩溶地区基岩为可溶性石灰岩及白云岩，位于铜仁市碧江区，碧江区属于云贵高原向湘西丘陵过渡的斜坡地带，境内地势为周高，中部锦江河谷低，呈低山丘陵河谷盆地地貌，海拔最高点为东南边境上的半公山（1142M），最低点为锦江下游（205M）。武陵山山脉以西为岩溶山原地貌，通常海拔600-1000m，相对高度差为600-800m。但在与锦江等河谷相距较近的地方，主要为岩溶、洼地、丘陵等地貌。

本岩溶地区地下水较丰富且活动频繁，个别地段发育有地下暗河通道，上部覆盖层中有残坡积层粘土层级冲积砂卵石层，其粒径、状态、厚度等变化较大，分布极不均匀，水文地质及工程地质较复杂。在岩溶发育区开展工程建设，特别是高层建筑或桥梁的地基均选用基岩作地基基础持力层，基础形式主要为人工挖孔灌注桩及冲击成孔灌注桩。在详细勘察阶段，宜按一柱（桩）一孔布置钻孔，岩溶发育强烈时可能还要圈孔，查明拟建场地的工程地质情况，查明岩溶位置、形态、规模、充填状况及岩石完整性程度，以便明确桩基的桩直径、桩长度及嵌岩深度等，确保桩端持力层范围内无岩溶、土洞、破碎带或软弱夹层等不良地质条件，保证基桩质量。

2 勘察钻探施工前的准备工作

2.1 技术准备

钻探施工的技术准备，除要合乎岩土工程勘察的基本规范外，还需探究快速过渡到基岩地层的策略，针对场区岩溶发育情况，预测钻探施工中可能遇到的问题，制定相应的钻探方案，并对套管流程、堵漏及钻孔结构等提出对应的预案对策，搞好钻探施工人员的培训，完成技术交底。

2.2 设施准备

因工程勘察钻孔通常深度有限，钻探设施选用GXY-150、XY-100型号的液压钻机，在钻探前需备好不同规格、口径的套管、钻具、金刚石钻头、膨润土粉、水泥、高粘性的粘土及其余配套设施等。

3 工程地质勘察钻探技术的应用方法

3.1 岩溶石灰岩（白云岩）钻进技术

及时探测设计深度内的岩溶发育状况、充填物状况、基本形态及岩石完整度等已成为岩土工程勘察的关键。本区地处覆盖型岩溶区，浅部基岩的岩溶发育明显，在钻探时，钻进到基岩面或靠近基岩面时，孔内便会产生大范围漏失或漏浆技术，并无返浆，尤其是钻遇充填溶洞，极易产生孔内坍塌、掉钻、埋钻事故，给施工安全带来威胁。有岩溶孔隙的发育区域，运用粘性粘土、水泥浆等护壁，具有可观的效果；假若遇有溶沟、溶洞及溶槽等岩溶区，效果不理想。

岩溶石灰岩层的钻探已成为施工技术的关键点，有助于解决钻探时孔内漏浆、漏水、套管跟进等问题。岩溶地区的钻探施工工艺通常运用套管护壁成孔及金刚石单动双管回转钻进的方式，钻探漏浆主要分成溶洞漏浆及岩溶裂痕漏浆等。

在运用多层套管护壁法时，溶洞规模偏大，当溶洞充填物呈现软塑-流塑状态时，向孔内投泥球比护壁更加困难，这时便运用套管钻进。在执行钻探作业时，因地层复杂变化大，需采取综合化措施，也就是说，由小直径的超前钻进，到大直径的扩孔，再到多次变更直径、下入多层套管的钻进技术。至于多层套管、变更直径钻进的办法，在钻探施工前需分析工程所在地的岩土工程资料，详细了解溶洞发育的具体程度及在钻探深度内会产生的溶洞数目，正确设计套管流程及钻孔框架，开孔口径需留有余地，把直径偏大的厚壁套管击打到上部覆盖层之后，需运用型号75mm的金刚石单动双管钻进，遇有溶洞后，拿起钻具，取下岩芯，接着运用型号146mm的合金钻具执行扩孔钻进作业，直到溶洞下底或进入岩石相应的深度，并将型号为146mm的岩芯管充当二级套管，留置在钻孔里。另外，在具有若干层溶洞的岩溶区内钻探，可能会运用型号73mm的多层套管，跨级或逐级更换直径，有助于钻机操作，防范钻具卡在套管内部。

3.2 软土钻进技术

不管运用哪一类钻进方式，进尺均相对较快，当遇到土洞及其充填物质时，难以避免掉钻状况，钻具在旋转终止、加压停止的条件下，并在自重状态下由从孔内自行滑落。

因淤泥质土塑性较低，土质相对松软，提钻后会产生孔内缩径的问题，再度下钻时无法回归到既往孔的深度，土洞如若无充填或充填物质较少时，则会具有相应的空间，再度下钻时，极有可能与原孔位相偏离。假若土洞表现为充填状态时，因土洞与下方石灰岩的联系较紧密，钻进该层时，孔内会产生全泵量漏水或大量漏水的问题，地下水位会剧烈改变，孔壁极易出现坍塌。为此，钻进到软土层时，必须选用肋骨钻头，增加孔径，在钻探到软土时，按时下入套管以便保护好孔壁。

3.3 粘性土钻进技术

开孔后的初始阶段，通常运用锤击的方式钻进，取土试样或选择在原方位测试的钻孔，则借助于回转钻进或者泥浆护壁完成回转钻进，也可同时运用套管护壁。为达到分层精度的规范和目的，回次进尺通常<2.0m。

4 结语

在对岩土工程勘察项目施工时，需加大岩溶地区的地质环境探测力度，编制系统可靠的钻探技术方案，科学灵活地选用各种钻探技术，为工程创造更理想的经济效益。

参考文献：

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[2]赵广辉.岩溶地区岩土工程勘察钻探质量控制[J].广东建材，2011（02）.

[3]焦德全.岩溶地区岩土工程勘察钻探的质量控制研究[J].科技与企业，2012（11）.

[4]沈冰.岩溶地区桩基础稳定性研究[D].广西大学，2009（13）.

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