巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術的應用分析

牟華鋒

(貴州省銅仁市建筑勘察設計院,貴州銅仁 554300)

巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術的應用分析

牟華鋒

(貴州省銅仁市建筑勘察設計院,貴州銅仁 554300)

巖溶地區(qū)的巖土工程勘察,關鍵在于穿越上部覆蓋層,并系統(tǒng)觀察巖溶的地質發(fā)育狀況,一般來講,鉆探是解決這些問題的有效途徑。本文結合銅仁市碧江區(qū)地質環(huán)境狀況,對巖溶區(qū)域巖土工程的地質勘察及鉆探技術做一番深入的探討。

工程勘察 鉆探技術 巖溶地區(qū) 巖土工程

巖溶地區(qū)由于地質條件相對復雜，鉆探效率低、事故多，質量難以保障，這也一度成為巖溶地區(qū)鉆探施工中較普遍的通病。從這個角度看，編制合理、可行的鉆探技術方案勢在必行。本文結合銅仁地區(qū)的地質環(huán)境狀況，系統(tǒng)闡明巖溶地區(qū)巖土工程的勘察鉆探技術的應用方法。

1 巖溶地區(qū)地質環(huán)境條件分析

本巖溶地區(qū)基巖為可溶性石灰?guī)r及白云巖，位于銅仁市碧江區(qū)，碧江區(qū)屬于云貴高原向湘西丘陵過渡的斜坡地帶，境內地勢為周高，中部錦江河谷低，呈低山丘陵河谷盆地地貌，海拔最高點為東南邊境上的半公山(1142M)，最低點為錦江下游(205M)。武陵山山脈以西為巖溶山原地貌，通常海拔600-1000m，相對高度差為600-800m。但在與錦江等河谷相距較近的地方，主要為巖溶、洼地、丘陵等地貌。

本巖溶地區(qū)地下水較豐富且活動頻繁，個別地段發(fā)育有地下暗河通道，上部覆蓋層中有殘坡積層粘土層級沖積砂卵石層，其粒徑、狀態(tài)、厚度等變化較大，分布極不均勻，水文地質及工程地質較復雜。在巖溶發(fā)育區(qū)開展工程建設，特別是高層建筑或橋梁的地基均選用基巖作地基基礎持力層，基礎形式主要為人工挖孔灌注樁及沖擊成孔灌注樁。在詳細勘察階段，宜按一柱(樁)一孔布置鉆孔，巖溶發(fā)育強烈時可能還要圈孔，查明擬建場地的工程地質情況，查明巖溶位置、形態(tài)、規(guī)模、充填狀況及巖石完整性程度，以便明確樁基的樁直徑、樁長度及嵌巖深度等，確保樁端持力層范圍內無巖溶、土洞、破碎帶或軟弱夾層等不良地質條件，保證基樁質量。

2 勘察鉆探施工前的準備工作

2.1 技術準備

鉆探施工的技術準備，除要合乎巖土工程勘察的基本規(guī)范外，還需探究快速過渡到基巖地層的策略，針對場區(qū)巖溶發(fā)育情況，預測鉆探施工中可能遇到的問題，制定相應的鉆探方案，并對套管流程、堵漏及鉆孔結構等提出對應的預案對策，搞好鉆探施工人員的培訓，完成技術交底。

2.2 設施準備

因工程勘察鉆孔通常深度有限，鉆探設施選用GXY-150、XY-100型號的液壓鉆機，在鉆探前需備好不同規(guī)格、口徑的套管、鉆具、金剛石鉆頭、膨潤土粉、水泥、高粘性的粘土及其余配套設施等。

3 工程地質勘察鉆探技術的應用方法

3.1 巖溶石灰?guī)r(白云巖)鉆進技術

及時探測設計深度內的巖溶發(fā)育狀況、充填物狀況、基本形態(tài)及巖石完整度等已成為巖土工程勘察的關鍵。本區(qū)地處覆蓋型巖溶區(qū)，淺部基巖的巖溶發(fā)育明顯，在鉆探時，鉆進到基巖面或靠近基巖面時，孔內便會產生大范圍漏失或漏漿技術，并無返漿，尤其是鉆遇充填溶洞，極易產生孔內坍塌、掉鉆、埋鉆事故，給施工安全帶來威脅。有巖溶孔隙的發(fā)育區(qū)域，運用粘性粘土、水泥漿等護壁，具有可觀的效果；假若遇有溶溝、溶洞及溶槽等巖溶區(qū)，效果不理想。

巖溶石灰?guī)r層的鉆探已成為施工技術的關鍵點，有助于解決鉆探時孔內漏漿、漏水、套管跟進等問題。巖溶地區(qū)的鉆探施工工藝通常運用套管護壁成孔及金剛石單動雙管回轉鉆進的方式，鉆探漏漿主要分成溶洞漏漿及巖溶裂痕漏漿等。

在運用多層套管護壁法時，溶洞規(guī)模偏大，當溶洞充填物呈現(xiàn)軟塑-流塑狀態(tài)時，向孔內投泥球比護壁更加困難，這時便運用套管鉆進。在執(zhí)行鉆探作業(yè)時，因地層復雜變化大，需采取綜合化措施，也就是說，由小直徑的超前鉆進，到大直徑的擴孔，再到多次變更直徑、下入多層套管的鉆進技術。至于多層套管、變更直徑鉆進的辦法，在鉆探施工前需分析工程所在地的巖土工程資料，詳細了解溶洞發(fā)育的具體程度及在鉆探深度內會產生的溶洞數(shù)目，正確設計套管流程及鉆孔框架，開孔口徑需留有余地，把直徑偏大的厚壁套管擊打到上部覆蓋層之后，需運用型號75mm的金剛石單動雙管鉆進，遇有溶洞后，拿起鉆具，取下巖芯，接著運用型號146mm的合金鉆具執(zhí)行擴孔鉆進作業(yè)，直到溶洞下底或進入巖石相應的深度，并將型號為146mm的巖芯管充當二級套管，留置在鉆孔里。另外，在具有若干層溶洞的巖溶區(qū)內鉆探，可能會運用型號73mm的多層套管，跨級或逐級更換直徑，有助于鉆機操作，防范鉆具卡在套管內部。

3.2 軟土鉆進技術

不管運用哪一類鉆進方式，進尺均相對較快，當遇到土洞及其充填物質時，難以避免掉鉆狀況，鉆具在旋轉終止、加壓停止的條件下，并在自重狀態(tài)下由從孔內自行滑落。

因淤泥質土塑性較低，土質相對松軟，提鉆后會產生孔內縮徑的問題，再度下鉆時無法回歸到既往孔的深度，土洞如若無充填或充填物質較少時，則會具有相應的空間，再度下鉆時，極有可能與原孔位相偏離。假若土洞表現(xiàn)為充填狀態(tài)時，因土洞與下方石灰?guī)r的聯(lián)系較緊密，鉆進該層時，孔內會產生全泵量漏水或大量漏水的問題，地下水位會劇烈改變，孔壁極易出現(xiàn)坍塌。為此，鉆進到軟土層時，必須選用肋骨鉆頭，增加孔徑，在鉆探到軟土時，按時下入套管以便保護好孔壁。

3.3 粘性土鉆進技術

開孔后的初始階段，通常運用錘擊的方式鉆進，取土試樣或選擇在原方位測試的鉆孔，則借助于回轉鉆進或者泥漿護壁完成回轉鉆進，也可同時運用套管護壁。為達到分層精度的規(guī)范和目的，回次進尺通常＜2.0m。

4 結語

在對巖土工程勘察項目施工時，需加大巖溶地區(qū)的地質環(huán)境探測力度，編制系統(tǒng)可靠的鉆探技術方案，科學靈活地選用各種鉆探技術，為工程創(chuàng)造更理想的經濟效益。

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[3]焦德全.巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探的質量控制研究[J].科技與企業(yè),2012(11).

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