巖溶地區巖土工程勘察鉆探的質量控制探索

何杰新

（廣東省地質局第八地質大隊）

我國很多工程在鉆探過程中，均會遇到巖溶地層，且巖溶地層具有明顯的特殊性，因此在石灰巖地區，工程鉆探施工技術中很有可能會出現鉆探成本較高、施工效率低、施工質量差等不良現象。對于重要性較高的建筑物，必須對其工程條件進行了解，保障施工質量以及效率。目前，我國在巖溶地區的巖土工程鉆探技術已經具有明顯的提升，但依然存在較多的不足，合理選擇鉆探技術非常重要。

1 工程概況及問題

以位于廣東省境內某軌道交通大橋巖土工程為例，橋的設計長度為1.9km，在本橋洞的布置方式中，按照逐樁方式進行布孔。按照地理因素分析，整個橋址區屬于蝕丘陵區，且地形較為平坦、開闊，地勢起伏較小，在橋址兩側為農田、荒地等。在勘察過程中，布設鉆孔452個，實際完成鉆孔312個，且該地區基巖為泥盆系灰石巖。在該工程勘察過程階段，仔細分析了地質層結構以及巖土物理學性質，著重于對建筑物影響的巖溶分布、形態、大小、規模，并分析整個地面層的塌陷以及巖溶地下水情況，得出精準數值，確保工程鉆探評價結果準確。

1.1 鉆探工具出現卡鉆以及折斷問題

在工程施工中，通過現場水文地質資料及初步勘察階段資料可知，在鉆探過程中很容易出現卡鉆以及折斷等問題。此類問題將嚴重影響工程施工效率以及質量，因此必須分析問題出現的原因，以得出合理有效的解決措施［1］。在鉆探過程中，如遇到縫隙較大的溶洞時，鉆具很容易碰到溶洞內部的原有填充物（溶洞的污泥、溶洞自身的碎石等）導致突然失壓出現卡鉆問題，如不有效處理，卡鉆問題將嚴重影響鉆機的正常運轉，當鉆機阻力較大或在鉆探過程中溶洞自身差異過大時，甚至非常容易出現折斷鉆桿的事故，影響工程效率［2］。

1.2 鉆孔出現漏水問題

針對巖溶地區鉆探工程而言，由于巖溶地區為裸露以及半裸露混合巖溶特征，出現較多串珠狀溶洞，其鉆探過程中很容易出現漏水、地下水位急劇變化、孔壁易坍塌等狀況，將會導致在鉆探過程中鉆孔失去泥漿護壁及返漿功能，影響工程施工效率［3］。

1.3 鉆孔偏斜問題

在鉆探過程中，如出現巖層角度大，且縫隙層理發育不良情況時，很容易出現鉆孔傾斜問題。此外，如相關軟土層軟硬交錯，例如地層包含硅化帶等，也很容易導致鉆孔出現偏斜的現象。這將導致鉆孔工藝無法發揮自身優勢，影響鉆孔質量，導致整個工程的數值選取及工程后續進展出現問題［4-5］。

1.4 巖土鉆芯取樣率較低

當巖層出現多溶洞或裂縫等情況時，極有可能會導致巖芯取樣率較低的問題。在鉆探時，如遇破碎帶以及變質帶出現性質轉化，如碳酸鹽巖性質較脆，缺乏取樣優勢。白云巖和大理巖呈現松散問題時，采用常規的取芯鉆探工藝，就會影響到取芯芯樣的完整度及采取率，影響地質工程人員進行工程方案的制定，并對整個地質技術的準確性產生不利影響［6］。

1.5 鉆探失穩與處理

在鉆探過程中，受巖溶地區自身的特性影響，很容易出現鉆探場地失穩現象。如不及時處理，將會導致設備安裝出現危險［7］。設備安裝在較不固定的巖石地區時，施工機器出現震動，有可能會導致出現沉降現象。且地形較為復雜，包含熔蝕面以及裂縫、溶洞破碎、漏失等，導致設備陷入井坑，出現施工危險，相應的鉆進效率降低；當遭遇斷層破碎帶時，如遭遇破碎的硅質灰巖，施工時使用硬質合金鉆頭進行鉆探，將導致鉆探效率低，且鉆具整體的壽命變短。在鉆探過程中，很容易出現漏砂問題，導致時效低［8］。鉆進時可采用下套管跟管鉆進，也可先用小口徑鉆進，再大口徑擴孔，多次變徑，下入多層套管鉆進，從而提高效率。

2 問題原因分析

2.1 施工方案總結

在施工方案總結中，必須根據相關的地質特征，結合巖溶方面的共同特點以及經驗，總結出相關的施工原因。例如，在相關原因當中，施工方案的編寫占據了重要一環。在鉆探過程中，必須對相關區域內部進行地質調查，根據現場實際情況進行分析。結合場地自有的特征，編制針對性極強的鉆探事故應對方案，以確保正確的診斷工藝，并預測在鉆探過程中有可能會出現的問題，進行相關的技術準備［9］。

2.2 鉆機設備要求

在工程中，配合合理的鉆機設備可以完成鉆機功率配置。根據相關的泥漿泵型號等，在相關技術參數以及系統上，滿足石灰巖地區工程開展的要求。此外，也可以根據覆蓋層中的礦物成分以及相關的巖芯進行分析，以提高鉆探完整程度。在分析基巖的裂縫程度以及發育程度中，配備不同鉆頭。利用普通定制的套管，確保每臺鉆機配件合理、齊全［10］。

2.3 場地處理

在場地處理中，針對石灰巖地區進行施工時，由于其鉆機需要安裝至同一平面中，整體安裝不平有可能會導致巖面出現傾斜現象。且在后續發展中，很容易出現鉆孔偏斜現象。在水上等特殊場景開孔過程中，需要對施工場地進行特殊處理，以保障在鉆孔過程中，將鉆孔傾斜幾率發生概率降至最低，避免產生工作問題。

2.4 相關操作人員的職業水準

在工程開展中，相關操作人員的水準也非常重要。目前，針對各個施工機長以及下屬人員，必須進行崗位的提前協調，并根據各人員的職責，進行技術培訓以及安全培訓，以全面提升相關操作人員的技術水準，降低風險發生，保障經驗以及操作規范。在此段施工過程中，管理人員進行監督，以確保后續的施工流程可以精準、合理、有效地完成施工流程。安排管理人員，穩定自身的工作，確保出現的問題得到合理有效的處理。

3 巖溶地區巖土工程勘察技術問題總因統計

（1）卡鉆或鉆具折斷是鉆機人員操作水準以及巖石軟硬度不均等原因造成的。此問題出現頻率約為12.59%。

（2）鉆孔漏漿、漏水等是由于溶洞發育不規則，且泥漿配比不合理，導致泥漿護壁效果不佳。其頻率較高，為42.22%。

（3）鉆孔偏斜問題是由于地基不平，導致整體的施工難度較大。其頻率已達48.15%。

（4）巖芯采取率較低是由于巖石破碎，且鋼絲卡芯不及時，頻率保持在74.08%。

（5）鉆探效率較低是長期且較嚴重的問題，主要原因為根據實際情況采用的分層鉆進技術不足，頻率達100%。

從整體分析流程可得知，從相關人員測算設備、施工方法等因素入手，可以得出合理的經驗以及流程，分析各因素的影響程度，得知影響工程鉆探質量的整體分析模式。

4 巖溶地區巖土工程勘察對策分析

4.1 勘察綱要以及施工方案編制

對策分析相關責任人員，以根據整個項目實施過程完成分項工作及組織實施。落實負責人及項目總工程師，檢查整體工程實施情況。例如，編制人員的勘察綱要以及技術施工方案，制定詳細的鉆探方法。由項目施工技術人員完成審定，再對項目組人員進行有效的宣傳。在勘查及鉆探施工方案中，必須明確整個工程的勘察目的，了解該巖溶區工程勘測的難點，完成預防處理。在地質勘探中，相關的從業人員必須接受安全教育，經考核合格后方可上崗。在相關工作體系中，鉆機機長為安全負責人，必須負責后續工程體系安全施工。新工人在剛接觸時，由相關熟練工人指導下進行操作，以積累經驗。對操作過程中出現的相關難題進行記錄，交由技術人員完成協同處理，確保安全施工。明確鉆探過程中的各項細節，提升生產效率。降低成本，保證在工程開展過程中完成工作質量的評定，確保整個體系的合理、有效。

4.2 鉆探工程施工現場的問題處理機制

在鉆探過程中，需要對事故現場進行有效的整平處理。例如，清理地表松散土層，并確保整個施工平臺得到加固處理，以保障在鉆探過程中鉆機平穩，防止發生傾斜。在鉆機鉆頭穿透相關頂板或縫隙處時，必須保證整體連通性，以避免發生漏漿液、漏水等問題。在泥漿中添加陶土，增加鉆孔巖芯的整體長度。在后期鉆探過程中，如漏漿現象嚴重，則應采取套管跟進或安裝多層套管的保護措施，以防止出現漏液現象。當漏液較多或出現構造不合理時，需要滿足目前地質探測的部分要求，縮減回次進尺。采用合金鉆頭進行鉆進，可以防止燒鉆、傷鉆情況；此外，也可以注入少量水，提升采集效率。由于巖溶地區覆蓋松散，下層基巖濃度較多。因此，在完成松散層土取樣后，根據表層松散覆蓋層沿融蝕溝槽移動，必須做好相關的進口套管，以防止泥漿出現松散，導致覆蓋層地表塌陷。

4.3 鉆機操作人員機組培訓

項目組在進行施工前，地質鉆探從業人員必須接受安全教育。經安全教育考核后，才可上崗。工程機長是整個機臺的安全負責人，負責安全施工的全過程。相關施工人員必須在熟練工人的指導，進行操作。進入工程施工場地前，必須佩戴安全帽并穿戴整齊的工作服。嚴禁工作人員出現赤腳或者穿拖鞋等，且禁止酒后操作。相關施工人員需要遵守勞動紀律，在操作過程中，集中精力，避免出現嬉戲、打鬧等現象。此外，鉆機工作人員在培訓過程中，也需要恪守崗位職責，避免擅自離崗或竄崗。

4.4 封孔以及場地處理

目前，在巖溶地區巖土工程勘察鉆探施工中，需要首先明確相關的項目實際概況，巖溶地區地質條件極為復雜，鉆探的效率較低，意外情況較多。稍有不慎，便會引發嚴重的施工事故，導致質量以及成本難以保障。在工程鉆探施工中，需要對巖土的工程技術有效認知，以避免在鉆探前未合理有效地制定方案導致嚴重的安全隱患問題。在施工中，應避免多次更改鉆探技術，保障經濟效益。在封孔完畢后，當鉆孔到達設計深度時，便立即進行封孔。在挪機前，嚴格按照流程對施工場地進行清理，避免在后續封孔過程中，因鉆孔土層不穩定，發生移動而引起地基沉降等問題。

通過相關工程措施的開展、勘察。在傳達過程中，可以就發生的疑難問題，完成安全高效的處理，取得較為明顯的控制效果。

5 結 論

在勘察過程中，必須確定相關合理的措施，制訂詳細的勘察綱要。根據實際情況，制定對策方案；根據合理的質量控制系統，落實整體的措施及責任；解決施工過程中遇到的難題，控制好相關問題；工作人員應根據工作流程、環境等因素，確保工程勘察進度及工程質量；全面避免不良地質現象以及地質災害，為工程建設提供合理積極建議；持續改進，并不斷提升企業的勘查管理水準，實行顧客第一、質量第一的工作理念。