巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

牟華鋒

(貴州省銅仁市建筑勘察設(shè)計(jì)院,貴州銅仁 554300)

巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

牟華鋒

(貴州省銅仁市建筑勘察設(shè)計(jì)院,貴州銅仁 554300)

巖溶地區(qū)的巖土工程勘察,關(guān)鍵在于穿越上部覆蓋層,并系統(tǒng)觀察巖溶的地質(zhì)發(fā)育狀況,一般來(lái)講,鉆探是解決這些問(wèn)題的有效途徑。本文結(jié)合銅仁市碧江區(qū)地質(zhì)環(huán)境狀況,對(duì)巖溶區(qū)域巖土工程的地質(zhì)勘察及鉆探技術(shù)做一番深入的探討。

工程勘察 鉆探技術(shù) 巖溶地區(qū) 巖土工程

巖溶地區(qū)由于地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，鉆探效率低、事故多，質(zhì)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(gè)角度看，編制合理、可行的鉆探技術(shù)方案勢(shì)在必行。本文結(jié)合銅仁地區(qū)的地質(zhì)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(shù)的應(yīng)用方法。

1 巖溶地區(qū)地質(zhì)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(guò)渡的斜坡地帶，境內(nèi)地勢(shì)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(diǎn)為東南邊境上的半公山(1142M)，最低點(diǎn)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(duì)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(dòng)頻繁，個(gè)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(jí)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(zhì)及工程地質(zhì)較復(fù)雜。在巖溶發(fā)育區(qū)開(kāi)展工程建設(shè)，特別是高層建筑或橋梁的地基均選用基巖作地基基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)形式主要為人工挖孔灌注樁及沖擊成孔灌注樁。在詳細(xì)勘察階段，宜按一柱(樁)一孔布置鉆孔，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈時(shí)可能還要圈孔，查明擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)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(zhǎng)度及嵌巖深度等，確保樁端持力層范圍內(nèi)無(wú)巖溶、土洞、破碎帶或軟弱夾層等不良地質(zhì)條件，保證基樁質(zhì)量。

2 勘察鉆探施工前的準(zhǔn)備工作

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

鉆探施工的技術(shù)準(zhǔn)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(guò)渡到基巖地層的策略，針對(duì)場(chǎng)區(qū)巖溶發(fā)育情況，預(yù)測(cè)鉆探施工中可能遇到的問(wèn)題，制定相應(yīng)的鉆探方案，并對(duì)套管流程、堵漏及鉆孔結(jié)構(gòu)等提出對(duì)應(yīng)的預(yù)案對(duì)策，搞好鉆探施工人員的培訓(xùn)，完成技術(shù)交底。

2.2 設(shè)施準(zhǔn)備

因工程勘察鉆孔通常深度有限，鉆探設(shè)施選用GXY-150、XY-100型號(hào)的液壓鉆機(jī)，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(rùn)土粉、水泥、高粘性的粘土及其余配套設(shè)施等。

3 工程地質(zhì)勘察鉆探技術(shù)的應(yīng)用方法

3.1 巖溶石灰?guī)r(白云巖)鉆進(jìn)技術(shù)

及時(shí)探測(cè)設(shè)計(jì)深度內(nèi)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(guān)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(shí)，鉆進(jìn)到基巖面或靠近基巖面時(shí)，孔內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生大范圍漏失或漏漿技術(shù)，并無(wú)返漿，尤其是鉆遇充填溶洞，極易產(chǎn)生孔內(nèi)坍塌、掉鉆、埋鉆事故，給施工安全帶來(lái)威脅。有巖溶孔隙的發(fā)育區(qū)域，運(yùn)用粘性粘土、水泥漿等護(hù)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(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，有助于解決鉆探時(shí)孔內(nèi)漏漿、漏水、套管跟進(jìn)等問(wèn)題。巖溶地區(qū)的鉆探施工工藝通常運(yùn)用套管護(hù)壁成孔及金剛石單動(dòng)雙管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)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(yùn)用多層套管護(hù)壁法時(shí)，溶洞規(guī)模偏大，當(dāng)溶洞充填物呈現(xiàn)軟塑-流塑狀態(tài)時(shí)，向孔內(nèi)投泥球比護(hù)壁更加困難，這時(shí)便運(yùn)用套管鉆進(jìn)。在執(zhí)行鉆探作業(yè)時(shí)，因地層復(fù)雜變化大，需采取綜合化措施，也就是說(shuō)，由小直徑的超前鉆進(jìn)，到大直徑的擴(kuò)孔，再到多次變更直徑、下入多層套管的鉆進(jìn)技術(shù)。至于多層套管、變更直徑鉆進(jìn)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(xì)了解溶洞發(fā)育的具體程度及在鉆探深度內(nèi)會(huì)產(chǎn)生的溶洞數(shù)目，正確設(shè)計(jì)套管流程及鉆孔框架，開(kāi)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(yùn)用型號(hào)75mm的金剛石單動(dòng)雙管鉆進(jìn)，遇有溶洞后，拿起鉆具，取下巖芯，接著運(yùn)用型號(hào)146mm的合金鉆具執(zhí)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)作業(yè)，直到溶洞下底或進(jìn)入巖石相應(yīng)的深度，并將型號(hào)為146mm的巖芯管充當(dāng)二級(jí)套管，留置在鉆孔里。另外，在具有若干層溶洞的巖溶區(qū)內(nèi)鉆探，可能會(huì)運(yùn)用型號(hào)73mm的多層套管，跨級(jí)或逐級(jí)更換直徑，有助于鉆機(jī)操作，防范鉆具卡在套管內(nèi)部。

3.2 軟土鉆進(jìn)技術(shù)

不管運(yùn)用哪一類(lèi)鉆進(jìn)方式，進(jìn)尺均相對(duì)較快，當(dāng)遇到土洞及其充填物質(zhì)時(shí)，難以避免掉鉆狀況，鉆具在旋轉(zhuǎn)終止、加壓停止的條件下，并在自重狀態(tài)下由從孔內(nèi)自行滑落。

因淤泥質(zhì)土塑性較低，土質(zhì)相對(duì)松軟，提鉆后會(huì)產(chǎn)生孔內(nèi)縮徑的問(wèn)題，再度下鉆時(shí)無(wú)法回歸到既往孔的深度，土洞如若無(wú)充填或充填物質(zhì)較少時(shí)，則會(huì)具有相應(yīng)的空間，再度下鉆時(shí)，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(shí)，因土洞與下方石灰?guī)r的聯(lián)系較緊密，鉆進(jìn)該層時(shí)，孔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生全泵量漏水或大量漏水的問(wèn)題，地下水位會(huì)劇烈改變，孔壁極易出現(xiàn)坍塌。為此，鉆進(jìn)到軟土層時(shí)，必須選用肋骨鉆頭，增加孔徑，在鉆探到軟土?xí)r，按時(shí)下入套管以便保護(hù)好孔壁。

3.3 粘性土鉆進(jìn)技術(shù)

開(kāi)孔后的初始階段，通常運(yùn)用錘擊的方式鉆進(jìn)，取土試樣或選擇在原方位測(cè)試的鉆孔，則借助于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或者泥漿護(hù)壁完成回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，也可同時(shí)運(yùn)用套管護(hù)壁。為達(dá)到分層精度的規(guī)范和目的，回次進(jìn)尺通常＜2.0m。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)巖土工程勘察項(xiàng)目施工時(shí)，需加大巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境探測(cè)力度，編制系統(tǒng)可靠的鉆探技術(shù)方案，科學(xué)靈活地選用各種鉆探技術(shù)，為工程創(chuàng)造更理想的經(jīng)濟(jì)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(zhì)量控制研究[J].科技與企業(yè),2012(11).

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