巖溶地區巖土工程勘察鉆探技術的實際應用分析

霍 達

(華東勘測設計院(福建)有限公司，福建 福州 350000)

1 巖溶地區的巖土工程勘察特征與具體方法分析

1.1 巖溶地區巖土工程勘察的目的和特征

1.1.1 巖土工程鉆探勘測的目的

巖土工程勘察的地質鉆探，是以直接實現巖土工程的第一手基礎資料獲取，從而為巖土工程勘察基礎的有關工程建設與項目實施奠定良好的基礎。其中，對巖土工程的鉆探勘測，是采用鉆機設備通過鉆具由地表向地下進行鉆進，從而根據鉆進獲取的巖芯，對鉆探勘測地區中不同巖層的地質環境條件和特征進行掌握，包括巖土性質、地層埋深與厚度及地下水賦存情況等。巖土工程鉆探勘測的技術成果，是進行巖土工程設計與建筑基礎設計、基礎施工開展和工程地質評價等工作實施的重要基礎資料，并且巖土工程勘察中的鉆探技術水平高低，直接影響著整個巖土工程勘察的質量和效率。

1.1.2 巖溶地區巖土工程勘察特點

巖溶地區的地質條件較為特殊，且具有一定的復雜性，導致其巖土工程勘察工作開展的難度也較高，需要通過合理的技術選擇和應用，對其勘察質量和效果進行保障。其中，采用鉆探技術進行巖溶地區的巖土工程勘察，能夠對巖溶地區的地質結構情況進行深層次的了解，從而對巖溶地區的巖土工程建設性進行評價和分析，為有關工程的建設和實施提供良好的基礎支持。

1.2 巖溶地區巖土工程勘察的主要方法

根據上述對巖溶地區的巖土工程勘察目的與鉆探勘察特點分析，在進行巖土工程勘察中，比較常見的鉆探勘測分析技術，主要包含回轉鉆探與沖擊鉆探、振動鉆探、沖洗鉆探等不同的鉆探方法，而回轉鉆探中又包含又無巖芯鉆探與螺旋鉆探、巖心鉆探等，沖擊鉆探中則包含沖擊鉆探和錘擊鉆探等不同的鉆探方法。因此，在對巖土工程勘察的具體應用鉆探方法選擇中，需要結合其鉆探勘測區域的地層特點和其鉆探分析方法的有效性，從而通過有效的鉆探勘測工作開展中，對該地區的地層分布及其地下水情況等進行準確掌握，并且有效避免鉆探分析中對取樣地層的巖土結構產生擾動影響。

2 工程實例分析

2.1 工程情況與地質背景分析

以某巖溶地區的巖土工程勘察情況為例，該地區為典型的石灰巖巖溶區，整體地貌為盆地，屬覆蓋型巖溶區，整個地區的巖溶、土洞、軟弱土層和構造帶等地形特征在部分地段呈現豐富的發育狀態，且地下水分布較多、活動頻繁，其巖溶區的上覆地層卵石層分布與厚度、狀態、粒徑等變化較豐富，整個地區的水文地質條件相對復雜。根據該巖溶區的巖土地質特征，在該區域開展相應的工程項目建設中，對擬建建筑物的基礎施工，是以沖(鉆)孔灌注樁基礎為主，具體施工中是以下部石灰巖為樁端的持力層，且要求該持力層所分布石灰巖的厚度與完整性良好，避免選擇巖溶分布區域，以影響樁基施工的質量和效果。針對該情況下，在進行上述巖溶地區的巖土工程勘察分析中，就需要對其各樁基范圍內的巖溶發育情況及其基本形態、規模、洞體頂底板的埋深、巖石完整性和充填情況等進行全面了解和準確掌握，從對樁基施工中的樁長、樁徑和嵌巖深度等參數進行合理設計，以確保其基礎施工的安全性和可靠性。

2.2 巖溶地區主要巖土工程的地質條件特征

根據上述工程情況，通過對該巖溶地區的巖土工程情況進行全面勘察與鉆探分析后顯示，該地區的地貌特征呈河流堆積階地，且主要為Ⅰ、Ⅱ級的堆積階地，其地形整體起伏變化較小。此外，該地區的主要巖土工程地質結構分布以雜填土、粉質粘土、淤泥質土、卵石、含角礫碎石粉質粘土、含角礫粉質粘土和中風化石灰巖等為主；地下水分布則以第四系孔隙潛水與石灰巖巖溶地下水為主，其中，第四系孔隙潛水位于地下水分布的上部地區，以卵石層為主要含水層，具有較強的富水性，而石灰巖巖溶地下水則主要分布在下部地區，存在一定的承壓性，且富水性也比較突出。

3 巖溶地區巖土工程勘察鉆探技術的實際應用研究

3.1 巖土工程鉆探施工前的準備工作

根據上述工程情況，在進行巖溶區巖土工程的鉆探勘測中，開始進行鉆探勘察作業前，需要結合工程地區的場地環境及其勘察分析任務，做好充分的鉆探施工技術與應用設備的準備工作，以確保對巖土工程鉆探勘察的順利實施。

3.1.1 鉆探設備與材料的準備

結合上述工程的巖土勘察情況，在鉆探施工中所采用的鉆機設備以XY-100與GXY-150型液壓鉆機為主，并且進行鉆探施工作業開展前，需要進行不同口徑和規格的鉆具以及套管、普通或雙層的巖芯管、金剛石鉆頭、合金鉆頭、膨潤土粉、具有較高粘性的粘土、打撈工具、水泥等有關設備和材料準備，以確保巖土工程鉆探勘測順利實施，為巖土勘察的質量和效果提升提供良好的支持。

3.1.2 鉆探施工技術準備

進行上述巖溶區的巖土工程勘察分析中，需要進行的鉆探施工技術準備工作，不僅應從巖土工程勘察的一般要求出發，對其巖土勘察的高效與快速實施有關技術進行研究和分析，從而在巖土勘察中能夠通過快速穿越巖溶區上覆第四系地層，對巖溶區工程建設的樁基周圍巖溶發育情況進行掌握，從而對鉆探勘察施工中可能存在的問題及其解決方法進行探索，促進巖溶區巖土工程勘察的順利實施。此外，在對巖溶區的巖土工程鉆探勘察技術工作準備環節，還需要做好鉆探施工作業人員的技術培訓和有關技術交底準備，從而對巖土工程勘察分析應用技術的合理性和高效性進行保障。

3.2 對巖溶區不同地層的鉆探施工技術分析

在進行上述巖溶區不同巖土工程勘察地層的鉆探技術選擇和應用中，主要針對該巖溶區的粘性土鉆探勘察與卵石層鉆探分析、軟土地層的鉆探分析、巖溶石灰巖地層的鉆探等技術手段進行研究。

3.2.1 對粘性土層的鉆探技術選擇和應用

在進行粘性土層的鉆探分析中，對鉆孔鉆進后的前幾次勘察分析，多會采用錘擊鉆進方式進行鉆探和分析，通過鉆探分析提取有關土層試樣或者是通過原位測試鉆孔等方法，在回轉鉆進或者是泥漿護壁的回轉鉆進基礎上，鉆進過程中可根據實際情況，必要時應利用套管護壁對其鉆進與勘探分析進行支持。此外，對粘性土層的鉆進勘察與分析中，為滿足其鉆探施工中的分層精度要求，對鉆探施工中回次鉆進的進尺應控制在2.0m以下，以確保其鉆探施工的質量和效果。

3.2.2 卵石層鉆探技術分析

對卵石層的鉆探施工和技術應用，需要根據不同的情況，對其鉆探技術進行合理控制。比如，在進行厚度相對較小的卵石層鉆進施工中，可以采用回轉鉆進或者是泥漿護壁回轉鉆進方式進行相應巖層的地質情況勘察和分析；此外，在鉆進施工中，進行卵石層鉆穿后，應進行套管打入，以有效保護鉆孔的孔壁，避免對鉆進施工產生不利影響。

而在進行厚度較大的卵石層鉆進施工中，如果該卵石層的密實度表現較高，則需要采用回轉鉆進方法進行鉆進操作；此外，由于上述巖土工程的地質特征分布顯示其卵石層含有地下水，再加上卵石層的孔隙較大，因此，會導致鉆進過程中出現孔內漏水情況，引起孔壁坍塌等，可通過在鉆孔內加入粘土等，以對鉆進施工中鉆孔壁起到相應的保護作用。在上述作業開展中，如果回轉鉆進過程中孔壁未出現坍塌等，則可以繼續進行鉆進施工，一旦發生塌孔等，則需要通過增加泥漿的濃度或者是使用套管進行跟管鉆進，從而對其塌孔問題進行有效解決，避免對鉆進施工產生不利影響，確保對卵石層的鉆探分析質量和效果。值得注意的是，采用套管跟管鉆進作業中，由于卵石層的密實度表現較高，且粒徑相對較大，局部存在漂石等，會導致套管進入過程中的阻力較大，因此，需要選擇厚壁套管進行應用，并通過重錘擊入方式對套管跟管鉆進施工進行保障，促進其施工質量和效果提升。

對粒徑較大并且存在漂石的卵石層鉆進施工中，由于其卵石之間存在一定的孔隙，再加上各卵石相互膠結的性能較差，通過回轉鉆進方法進行施工開展中，對卵石粒徑超過鉆具直徑的情況，容易發生卵石與鉆具一同旋轉等情況，需要通過增加泥漿的濃度、加大鉆機下壓力和降低鉆進速度等方式，對其鉆進施工進行合理控制，必要情況下還可以選擇金剛石鉆頭，以確保其鉆進施工的順利開展。

3.2.3 軟土地層的鉆探技術分析

在進行軟土地層的鉆進施工中，由于其地層的特殊性，導致不管采用哪種鉆探施工方法，均具有較好的進尺效果，但是在遇到土洞或者是土洞填充物等情況下，則容易發生掉鉆問題，對其鉆探施工效果產生影響。此外，對軟土地層的鉆進施工中，由于淤泥質土層本身較低的塑性與松軟土質特征影響，導致其鉆進施工中容易在提鉆時發生孔內縮徑等情況，造成第二次下鉆時的孔深不符合原來的孔深要求，同時對土洞內無填充物或者是填充物較少的情況，會因為土洞內的空間造成第二次下鉆時發生孔位偏移等，反之則會發生孔內漏水，引起孔壁坍塌。因此，對軟土地層的鉆進施工中，就需要選擇肋骨鉆頭并增加鉆頭的直徑，在鉆進到達軟土層厚，及時進行套管下入對孔壁形成保護，以避免影響鉆進施工的實施。

3.2.4 巖溶石灰巖地層的鉆探技術分析

通常情況下，對巖溶地區的巖土工程勘察中，為確保巖溶區有關工程建設的順利實施，對采用鉆孔灌注樁施工的基礎工程，為滿足其樁端持力層的良好完整性、厚度和無巖溶發育等石灰巖巖層特征，就需要在巖土工程勘察與設計中，針對施工范圍內的石灰巖巖溶發育情況及逆行全面勘察和分析，從而確保其石灰巖分布及其在樁基礎施工中的良好作用和效果。此外，在進行巖溶區石灰巖層的鉆探施工中，所存在的主要問題表現為孔內漏水與漏漿和套管跟進即鉆遇一層或多層溶洞成孔、塌孔等，并且在進行巖溶區巖土工程勘察中，所采用的鉆探施工技術主要包含合金回轉鉆進或者是金剛石單動雙管回轉鉆進、泥漿或套管護壁成孔鉆進施工等多種技術方法，而巖溶區巖土工程勘察的鉆進施工中，鉆探漏漿主要以巖溶裂隙漏漿和溶洞漏漿類型為主要表現。因此，在具體施工中可選擇泥球護壁聯合套管鉆進法或者是多層套管護壁方法進行施工開展。以多層套管護壁施工法為例，在進行規模較大的溶洞鉆進施工中，可通過向鉆孔內增加泥球以起到相應的保護孔壁作用，還可以通過跟管鉆進施工，通過綜合施工方法與技術措施結合運用，來確保其鉆進施工的順利開展，對其鉆探質量和效果進行保障。

4 結 語

總之，巖溶地區的地質地貌特征較為復雜，導致其巖土工程勘察實施的難度較高，需要在具體實踐中根據巖土工程勘察分析場地的地質環境條件狀況及其勘察設計任務，進行適宜的鉆探技術選擇和應用，并通過對多種技術方案的有效對比，促進巖溶地區的巖土工程勘察質量和效率提升，從而為有關工程建設及其項目實施提供良好的基礎支持，促進巖溶地區巖土工程勘察的鉆探技術發展和提升。