巖溶地區巖土工程勘察鉆探技術的實際應用研究

任凱 王馨一 韓小龍

摘要：在巖溶地區進行巖土工程勘察工作當中，如果沒有充分了解和掌握巖土工程地質條件具有的復雜性，沒有針對巖溶地區巖土工程勘察特點，科學合理的制定鉆探技術方案與鉆孔結構，極有可能導致施工實際常常出現鉆探技術手段多次變更的情況，不僅會對鉆探效率造成很大影響，而且還嚴重影響巖溶地區巖土工程整體勘察質量，引發安全隱患，并造成巨大的經濟損失。為此有必要針對巖溶地區巖土工程勘察專探技術進行深入研究。

關鍵詞：巖溶地區;巖土工程;勘察

在工程項目的勘察中，我們經常遇到巖溶地區，在不充分了解巖溶的情況下，選擇不合適的勘察方法會導致勘察效率低下，因此，現階段有必要加強巖溶地區勘察質量控制的研究。對巖溶地區巖土工程勘察技術進行了探究，希望能為業界同行提供參考。

1巖溶地區巖土工程勘察的特點

巖溶又稱喀斯特（Karst），是指水對可溶性巖石進行以化學溶蝕作用為特征的綜合地質作用以及由此產生的一系列地質現象，是一種十分常見的地質現象，屬不良地質范圍。巖溶地區的基巖面復雜多變，不僅有溶蝕、溶洞等不良的地質條件，而且還具有復雜而特殊的地質條件。復雜的地質條件給巖土工程研究帶來了很大的困難，尤其是巖溶的埋藏條件與建筑工程場地的適宜性和穩定性直接相關。因此，如何在復雜的巖溶分布區進行巖土工程研究是許多地質學家面臨的關鍵問題之一。巖溶地區地質勘察的主要目的是查明各種巖溶洞隙和土洞的位置、規模、埋深，巖溶堆積物性狀和地下水特征，探明溶洞之間的關系及其與地下水和地表水之間的聯系。要達到巖土工程研究和設計目標的關鍵是要合理地選擇勘察手段和方法，常見的勘察方法有地質測繪、鉆探、物探、遙感及原位測試。其次是對區域地質的分析和研究。同時工程建設會損害或影響周圍的地質條件，所以，還需要對周邊環境進行評估、分析和研究，以便為項目的基本設計提供強有力的技術指導。

2巖溶地區巖土工程中常用的勘察和鉆探技術

2.1泥漿球擋土墻結合套管法

泥球擋土墻結合套管法是巖溶地區巖土工程勘察和鉆探中常用的方法，其最大的作用是解決裂縫中的漏漿問題。原理是將濕粘土球注入孔中，然后借助鉆具，在孔內不斷上下移動，從而壓緊土球，使其與裂縫緊密相連，逐漸形成泥漿。這一步實現后，施工人員需要轉動鉆具掃孔。因此，土球可以進入孔壁，起到保護孔壁和回填的作用。如果粘土被用作生產泥球的材料，那么，不僅可塑性要大，而且要保持較強的附著力。只有這樣，為了保證它不會輕易被沖走，從而達到使用的目的。如果泥球的凝聚力不強，會導致后期作業時與孔分離。使孔內泥漿漏出來，難以繼續勘測鉆探工作。然而因為喀斯特地區水資源非常豐富，鉆井時應稀釋水，否則難以有效鉆井。當泥漿濃度降低時，如果下一次鉆井會導致孔內泥漿再次滲透，但當鉆孔深度尚未達到時，可以稀釋水，解決漏漿問題。

2.2多層套管護壁技術

多層套管護壁技術作為現階段成熟的巖土勘察鉆探技術手段，其主要通過跟管鉆進的方式，降低鉆探勘察的難度。具體來看，工作人員首先使用小徑超前鉆進的方式，在短時間內，擴大鉆探半徑，完成小徑超前鉆進任務后，通過大徑擴孔的方式，擴大鉆孔的尺寸，多層套管護壁技術通過多次變徑，能夠降低鉆進的難度，并且準確記錄鉆進過程中各個地質結果的基本數據，幫助工作人員更加全面、系統地掌握有關情況。在多層套管護壁技術應用過程中，為保證鉆探勘察的有效性，工作人員需要提前進入施工區域，分析勘察區域的巖土地質數據，準確掌握鉆探的深度，并借助過往經驗，對鉆進深度范圍內可能存在的溶洞數量做好估算;根據估算結果，工作人員可以針對性地進行套管程序的設置，提升整個多層套管護壁技術應用的針對性。在多層套管護壁技術的應用過程中，工作人員需要使用直徑為75mm的金剛石單動雙管設備進行鉆探，當遭遇溶洞地質時，工作人員提取鉆探設備，抽取巖芯，然后換用直徑為146mm的合金鉆具，繼續進行擴孔操作，當到達溶洞底部后，使用直徑為146mm的巖芯管作為二級套管，并將其預留在鉆孔內，完成上述換裝后，采用跨級換徑的方式，繼續進行相關工業，從以往施工經驗來看，這種處理方式，操作難度低，能夠有效防范鉆具卡頓等故障的發生。

2.3軟土鉆進技術

選擇哪種技術進行鉆進都有著非常快的速度，如果有土洞以及填充物存在時，會引發掉鉆情況。淤泥質土具有較低的可塑性，非常軟，提鉆過程中，會導致縮徑問題，再次下鉆時，無法達到原先的深度。土洞當中如果填充物較少或者沒有填充物，有一些空間存在，再次下鉆時會引發原位孔偏移，土洞有充填情況存在時，因土洞和下部灰巖有著非常緊密的關聯性，該層地層鉆進過程中，會有很多漏水，地下水變化非常快，極易引發孔壁塌陷。所以軟土層鉆進時，可以選擇大孔徑鉆進，也可利用肋骨鉆頭，并將套管下入，加強孔壁保護。

2.4鉆探技術在砂卵石層中的應用

勘測和鉆探砂卵石層時，施工人員應根據砂卵石層的厚度選擇測量和鉆孔工藝。如果厚度相對較小，可以采用泥漿護壁的旋轉鉆井技術。將套管放在砂卵石層中，起到保護作用;如果厚度相對較大，可以選擇旋轉鉆井技術。砂卵石層含水量豐富，中間還有很多縫隙，勘測鉆探的時候，孔壁可能會出現一些塌陷現象，并伴有漏水。所以，測量鉆孔時，可以在孔中放入一些黃土。它可以保護孔壁，防止孔壁坍塌和泄漏。如果該措施完成后孔壁坍塌，那么，施工人員可以增加泥漿濃度或更換鉆井套管來再次解決問題。鉆孔時，鉆孔距離應控制在兩米以內。此外，在砂卵石層中打套管時，會有卵石積壓，套管將隨著中心管的旋轉而旋轉。

3巖土工程勘察的原則

巖溶地質勘察一般可分為可行性研究勘察、初步勘察、詳細勘察、施工勘察四個階段。一般在可行性階段可不進行鉆探，必要時可布置少量鉆孔;初勘階段一般在物探判定的巖溶發育帶和物性指標異常的部位應布置鉆孔驗證，同時查明巖溶的基本形態和規模、溶洞充填物的性狀和地下水標高等，在橋位等構造物部位，可結合橋跨組合100m左右布置一個鉆孔，巖溶不發育的可適當減少鉆孔，巖溶發育的可適當增加鉆孔;詳勘階段巖溶地區，勘探的重點宜在初勘已查明的巖溶發育地段布置鉆孔。如果工作量受限的情況下，鉆探宜采用多次實施、逐步深入的方法，即先按由外及內、由疏及密的布置原則，根據鉆孔探明的巖溶發育情況，在巖溶發育段按逐步增加鉆孔。通過大量工程實例總結得出按照以下勘察方案的布置原則較為合理;①堅持以工程地質調繪查為先;②遵循從面到點、先地表后地下、先定性后定量、先控制后一般以及先疏后密的原則;③巖溶勘探點數量應根據勘察階段、場地地形條件、巖溶發育程度、構筑物類型及規模，并結合物探方法、水文地質試驗要求等綜合確定。

結束語

因巖溶地區地質結構非常的復雜，應當結合場地具體實際，勘察設計工作當中，應當科學合理地對鉆探技術方法進行選擇，并對比分析各種鉆探技術，科學合理的組合各種技術措施，選擇適宜的鉆探技術方法，提高鉆探技術水平。

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青島市勘察測繪研究院 山東青島 266033;青島巖土基礎工程公司 山東青島 266033