巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探的質(zhì)量控制探索

何杰新

（廣東省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)）

我國(guó)很多工程在鉆探過程中，均會(huì)遇到巖溶地層，且?guī)r溶地層具有明顯的特殊性，因此在石灰?guī)r地區(qū)，工程鉆探施工技術(shù)中很有可能會(huì)出現(xiàn)鉆探成本較高、施工效率低、施工質(zhì)量差等不良現(xiàn)象。對(duì)于重要性較高的建筑物，必須對(duì)其工程條件進(jìn)行了解，保障施工質(zhì)量以及效率。目前，我國(guó)在巖溶地區(qū)的巖土工程鉆探技術(shù)已經(jīng)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(shù)非常重要。

1 工程概況及問題

以位于廣東省境內(nèi)某軌道交通大橋巖土工程為例，橋的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1.9km，在本橋洞的布置方式中，按照逐樁方式進(jìn)行布孔。按照地理因素分析，整個(gè)橋址區(qū)屬于蝕丘陵區(qū)，且地形較為平坦、開闊，地勢(shì)起伏較小，在橋址兩側(cè)為農(nóng)田、荒地等。在勘察過程中，布設(shè)鉆孔452個(gè)，實(shí)際完成鉆孔312個(gè)，且該地區(qū)基巖為泥盆系灰石巖。在該工程勘察過程階段，仔細(xì)分析了地質(zhì)層結(jié)構(gòu)以及巖土物理學(xué)性質(zhì)，著重于對(duì)建筑物影響的巖溶分布、形態(tài)、大小、規(guī)模，并分析整個(gè)地面層的塌陷以及巖溶地下水情況，得出精準(zhǔn)數(shù)值，確保工程鉆探評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確。

1.1 鉆探工具出現(xiàn)卡鉆以及折斷問題

在工程施工中，通過現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)資料及初步勘察階段資料可知，在鉆探過程中很容易出現(xiàn)卡鉆以及折斷等問題。此類問題將嚴(yán)重影響工程施工效率以及質(zhì)量，因此必須分析問題出現(xiàn)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(shí)，鉆具很容易碰到溶洞內(nèi)部的原有填充物（溶洞的污泥、溶洞自身的碎石等）導(dǎo)致突然失壓出現(xiàn)卡鉆問題，如不有效處理，卡鉆問題將嚴(yán)重影響鉆機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆機(jī)阻力較大或在鉆探過程中溶洞自身差異過大時(shí)，甚至非常容易出現(xiàn)折斷鉆桿的事故，影響工程效率［2］。

1.2 鉆孔出現(xiàn)漏水問題

針對(duì)巖溶地區(qū)鉆探工程而言，由于巖溶地區(qū)為裸露以及半裸露混合巖溶特征，出現(xiàn)較多串珠狀溶洞，其鉆探過程中很容易出現(xiàn)漏水、地下水位急劇變化、孔壁易坍塌等狀況，將會(huì)導(dǎo)致在鉆探過程中鉆孔失去泥漿護(hù)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(xiàn)巖層角度大，且縫隙層理發(fā)育不良情況時(shí)，很容易出現(xiàn)鉆孔傾斜問題。此外，如相關(guān)軟土層軟硬交錯(cuò)，例如地層包含硅化帶等，也很容易導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)偏斜的現(xiàn)象。這將導(dǎo)致鉆孔工藝無法發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，影響鉆孔質(zhì)量，導(dǎo)致整個(gè)工程的數(shù)值選取及工程后續(xù)進(jìn)展出現(xiàn)問題［4-5］。

1.4 巖土鉆芯取樣率較低

當(dāng)巖層出現(xiàn)多溶洞或裂縫等情況時(shí)，極有可能會(huì)導(dǎo)致巖芯取樣率較低的問題。在鉆探時(shí)，如遇破碎帶以及變質(zhì)帶出現(xiàn)性質(zhì)轉(zhuǎn)化，如碳酸鹽巖性質(zhì)較脆，缺乏取樣優(yōu)勢(shì)。白云巖和大理巖呈現(xiàn)松散問題時(shí)，采用常規(guī)的取芯鉆探工藝，就會(huì)影響到取芯芯樣的完整度及采取率，影響地質(zhì)工程人員進(jìn)行工程方案的制定，并對(duì)整個(gè)地質(zhì)技術(shù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利影響［6］。

1.5 鉆探失穩(wěn)與處理

在鉆探過程中，受巖溶地區(qū)自身的特性影響，很容易出現(xiàn)鉆探場(chǎng)地失穩(wěn)現(xiàn)象。如不及時(shí)處理，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備安裝出現(xiàn)危險(xiǎn)［7］。設(shè)備安裝在較不固定的巖石地區(qū)時(shí)，施工機(jī)器出現(xiàn)震動(dòng)，有可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。且地形較為復(fù)雜，包含熔蝕面以及裂縫、溶洞破碎、漏失等，導(dǎo)致設(shè)備陷入井坑，出現(xiàn)施工危險(xiǎn)，相應(yīng)的鉆進(jìn)效率降低；當(dāng)遭遇斷層破碎帶時(shí)，如遭遇破碎的硅質(zhì)灰?guī)r，施工時(shí)使用硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行鉆探，將導(dǎo)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(xiàn)漏砂問題，導(dǎo)致時(shí)效低［8］。鉆進(jìn)時(shí)可采用下套管跟管鉆進(jìn)，也可先用小口徑鉆進(jìn)，再大口徑擴(kuò)孔，多次變徑，下入多層套管鉆進(jìn)，從而提高效率。

2 問題原因分析

2.1 施工方案總結(jié)

在施工方案總結(jié)中，必須根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)特征，結(jié)合巖溶方面的共同特點(diǎn)以及經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出相關(guān)的施工原因。例如，在相關(guān)原因當(dāng)中，施工方案的編寫占據(jù)了重要一環(huán)。在鉆探過程中，必須對(duì)相關(guān)區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析。結(jié)合場(chǎng)地自有的特征，編制針對(duì)性極強(qiáng)的鉆探事故應(yīng)對(duì)方案，以確保正確的診斷工藝，并預(yù)測(cè)在鉆探過程中有可能會(huì)出現(xiàn)的問題，進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備［9］。

2.2 鉆機(jī)設(shè)備要求

在工程中，配合合理的鉆機(jī)設(shè)備可以完成鉆機(jī)功率配置。根據(jù)相關(guān)的泥漿泵型號(hào)等，在相關(guān)技術(shù)參數(shù)以及系統(tǒng)上，滿足石灰?guī)r地區(qū)工程開展的要求。此外，也可以根據(jù)覆蓋層中的礦物成分以及相關(guān)的巖芯進(jìn)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(fā)育程度中，配備不同鉆頭。利用普通定制的套管，確保每臺(tái)鉆機(jī)配件合理、齊全［10］。

2.3 場(chǎng)地處理

在場(chǎng)地處理中，針對(duì)石灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行施工時(shí)，由于其鉆機(jī)需要安裝至同一平面中，整體安裝不平有可能會(huì)導(dǎo)致巖面出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。且在后續(xù)發(fā)展中，很容易出現(xiàn)鉆孔偏斜現(xiàn)象。在水上等特殊場(chǎng)景開孔過程中，需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行特殊處理，以保障在鉆孔過程中，將鉆孔傾斜幾率發(fā)生概率降至最低，避免產(chǎn)生工作問題。

2.4 相關(guān)操作人員的職業(yè)水準(zhǔn)

在工程開展中，相關(guān)操作人員的水準(zhǔn)也非常重要。目前，針對(duì)各個(gè)施工機(jī)長(zhǎng)以及下屬人員，必須進(jìn)行崗位的提前協(xié)調(diào)，并根據(jù)各人員的職責(zé)，進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)以及安全培訓(xùn)，以全面提升相關(guān)操作人員的技術(shù)水準(zhǔn)，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，保障經(jīng)驗(yàn)以及操作規(guī)范。在此段施工過程中，管理人員進(jìn)行監(jiān)督，以確保后續(xù)的施工流程可以精準(zhǔn)、合理、有效地完成施工流程。安排管理人員，穩(wěn)定自身的工作，確保出現(xiàn)的問題得到合理有效的處理。

3 巖溶地區(qū)巖土工程勘察技術(shù)問題總因統(tǒng)計(jì)

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

（2）鉆孔漏漿、漏水等是由于溶洞發(fā)育不規(guī)則，且泥漿配比不合理，導(dǎo)致泥漿護(hù)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(dǎo)致整體的施工難度較大。其頻率已達(dá)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(shí)，頻率保持在74.08%。

（5）鉆探效率較低是長(zhǎng)期且較嚴(yán)重的問題，主要原因?yàn)楦鶕?jù)實(shí)際情況采用的分層鉆進(jìn)技術(shù)不足，頻率達(dá)100%。

從整體分析流程可得知，從相關(guān)人員測(cè)算設(shè)備、施工方法等因素入手，可以得出合理的經(jīng)驗(yàn)以及流程，分析各因素的影響程度，得知影響工程鉆探質(zhì)量的整體分析模式。

4 巖溶地區(qū)巖土工程勘察對(duì)策分析

4.1 勘察綱要以及施工方案編制

對(duì)策分析相關(guān)責(zé)任人員，以根據(jù)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程完成分項(xiàng)工作及組織實(shí)施。落實(shí)負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目總工程師，檢查整體工程實(shí)施情況。例如，編制人員的勘察綱要以及技術(shù)施工方案，制定詳細(xì)的鉆探方法。由項(xiàng)目施工技術(shù)人員完成審定，再對(duì)項(xiàng)目組人員進(jìn)行有效的宣傳。在勘查及鉆探施工方案中，必須明確整個(gè)工程的勘察目的，了解該巖溶區(qū)工程勘測(cè)的難點(diǎn)，完成預(yù)防處理。在地質(zhì)勘探中，相關(guān)的從業(yè)人員必須接受安全教育，經(jīng)考核合格后方可上崗。在相關(guān)工作體系中，鉆機(jī)機(jī)長(zhǎng)為安全負(fù)責(zé)人，必須負(fù)責(zé)后續(xù)工程體系安全施工。新工人在剛接觸時(shí)，由相關(guān)熟練工人指導(dǎo)下進(jìn)行操作，以積累經(jīng)驗(yàn)。對(duì)操作過程中出現(xiàn)的相關(guān)難題進(jìn)行記錄，交由技術(shù)人員完成協(xié)同處理，確保安全施工。明確鉆探過程中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，提升生產(chǎn)效率。降低成本，保證在工程開展過程中完成工作質(zhì)量的評(píng)定，確保整個(gè)體系的合理、有效。

4.2 鉆探工程施工現(xiàn)場(chǎng)的問題處理機(jī)制

在鉆探過程中，需要對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的整平處理。例如，清理地表松散土層，并確保整個(gè)施工平臺(tái)得到加固處理，以保障在鉆探過程中鉆機(jī)平穩(wěn)，防止發(fā)生傾斜。在鉆機(jī)鉆頭穿透相關(guān)頂板或縫隙處時(shí)，必須保證整體連通性，以避免發(fā)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(zhǎng)度。在后期鉆探過程中，如漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，則應(yīng)采取套管跟進(jìn)或安裝多層套管的保護(hù)措施，以防止出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。當(dāng)漏液較多或出現(xiàn)構(gòu)造不合理時(shí)，需要滿足目前地質(zhì)探測(cè)的部分要求，縮減回次進(jìn)尺。采用合金鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，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(qū)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(jù)表層松散覆蓋層沿融蝕溝槽移動(dòng)，必須做好相關(guān)的進(jìn)口套管，以防止泥漿出現(xiàn)松散，導(dǎo)致覆蓋層地表塌陷。

4.3 鉆機(jī)操作人員機(jī)組培訓(xùn)

項(xiàng)目組在進(jìn)行施工前，地質(zhì)鉆探從業(yè)人員必須接受安全教育。經(jīng)安全教育考核后，才可上崗。工程機(jī)長(zhǎng)是整個(gè)機(jī)臺(tái)的安全負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)安全施工的全過程。相關(guān)施工人員必須在熟練工人的指導(dǎo)，進(jìn)行操作。進(jìn)入工程施工場(chǎng)地前，必須佩戴安全帽并穿戴整齊的工作服。嚴(yán)禁工作人員出現(xiàn)赤腳或者穿拖鞋等，且禁止酒后操作。相關(guān)施工人員需要遵守勞動(dòng)紀(jì)律，在操作過程中，集中精力，避免出現(xiàn)嬉戲、打鬧等現(xiàn)象。此外，鉆機(jī)工作人員在培訓(xùn)過程中，也需要恪守崗位職責(zé)，避免擅自離崗或竄崗。

4.4 封孔以及場(chǎng)地處理

目前，在巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探施工中，需要首先明確相關(guān)的項(xiàng)目實(shí)際概況，巖溶地區(qū)地質(zhì)條件極為復(fù)雜，鉆探的效率較低，意外情況較多。稍有不慎，便會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的施工事故，導(dǎo)致質(zhì)量以及成本難以保障。在工程鉆探施工中，需要對(duì)巖土的工程技術(shù)有效認(rèn)知，以避免在鉆探前未合理有效地制定方案導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患問題。在施工中，應(yīng)避免多次更改鉆探技術(shù)，保障經(jīng)濟(jì)效益。在封孔完畢后，當(dāng)鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度時(shí)，便立即進(jìn)行封孔。在挪機(jī)前，嚴(yán)格按照流程對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清理，避免在后續(xù)封孔過程中，因鉆孔土層不穩(wěn)定，發(fā)生移動(dòng)而引起地基沉降等問題。

通過相關(guān)工程措施的開展、勘察。在傳達(dá)過程中，可以就發(fā)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(jié) 論

在勘察過程中，必須確定相關(guān)合理的措施，制訂詳細(xì)的勘察綱要。根據(jù)實(shí)際情況，制定對(duì)策方案；根據(jù)合理的質(zhì)量控制系統(tǒng)，落實(shí)整體的措施及責(zé)任；解決施工過程中遇到的難題，控制好相關(guān)問題；工作人員應(yīng)根據(jù)工作流程、環(huán)境等因素，確保工程勘察進(jìn)度及工程質(zhì)量；全面避免不良地質(zhì)現(xiàn)象以及地質(zhì)災(zāi)害，為工程建設(shè)提供合理積極建議；持續(xù)改進(jìn)，并不斷提升企業(yè)的勘查管理水準(zhǔn)，實(shí)行顧客第一、質(zhì)量第一的工作理念。