岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用

岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用

雷顺阳

雷顺阳（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司贵阳建筑设计分公司）

【摘要】岩溶地区因其地质条件复杂，造成了石灰岩地区工程勘察钻探施工过程中钻探效率低、事故多、质量难保证和成本高的问题，而溶洞发育情况、溶洞大小及其顶板厚度的揭露的情况关系到整个项目施工的质量。如何提高勘察质量，采用科学适当的钻探技术就尤为重要。

【关键词】岩溶；勘察；钻探

1引言目前我国很多工程项目在勘察钻探施工中经常会遇到岩溶地区，然而很多技术人员由于对岩溶认识不足，钻探方法不当，导致钻探效率低下，工程失误和安全事故频繁发生，因此加强岩溶地区的钻探质量控制研究十分重要。

2工程地质勘察钻探技术的应用方法2.1岩溶石灰岩钻进技术在实际施工过程中，对于岩溶地区的钻探施工一般是采用金刚石单动双管回转的钻进方式以及套管护壁成孔的施工方法。在钻进施工过程中，应该结合实际情况综合利用多种钻进施工方法，在开孔过程中，应该尽量选择大一点的孔径，而在钻进施工中，应该选择小孔径的超前钻进法，然后再对孔进行扩径处理，通过扩径，能够改变套管，保证钻进施工的顺利进行。

2.2软土钻进技术通常情况下，如果淤泥的塑形比较低，而且土壤也比较软，在提钻后，经常会出现孔内缩径的问题，与此同时，第二次下钻深度很难达到第一次下钻的深度。在土洞中，如果有元素填充或者填充物的数量比较小，则洞内的空间也会有所增加，在进行第二次下钻时，就很容易出现孔位偏移的问题。另外，土洞通常是和下部灰岩密切的联系在一起的，在钻孔到达该层后，就会出现严重的渗水问题，如果土洞被物体填满，则在这种情况下，孔壁也很容易产生塌陷的问题，在此过程中，地下水位也会突然发生变化。因此，当钻进软土层后，可以换用肋骨钻头，以此增大孔径，除此以外，当钻到软土层后，还应该使用管套对孔壁进行保护，避免出现坍塌事故。

2.3粘性土钻进技术在开孔施工的初始阶段，通常可以采用锤击的方式进行钻进施工。对于原方位测试钻孔施工，可以通过回转钻进的方法或者通过泥浆护壁进行回转钻进，另外，还可以采用套管护壁的形式。值得注意的是，为了达到分层精度的规范和目的，回次进尺应该控制在2.0m以内。

3工程实例3.1工程概况拟建工程是一栋十八层的高层住宅楼建筑群，对于该高层建筑，设计采用框架一剪力墙结构形式，预估单柱最大轴力为5000kN，在建设场地内满铺一层地下室结构，基础型式可以采用桩基础形式。施工区域地层的分布情况如下所示：建设区域基岩的岩性特征如下：基岩层理面的倾角比较平缓，与上覆第四系呈角度接触不整合，根据岩石类型的不同以及风化程度的不同，可以将基岩划分为两类岩石以及三个风化带，具体特征如下所示：⑩-1全风化泥质粉砂岩（S1）：砂岩颜色主要呈灰黄色和红褐色，硬度较低，原岩结构已经受到严重破坏，并且已经呈严重的风化成土状，另外，还含有少量的未经彻底风化的粉砂岩碎块，砂岩局部受到铁质浸染。

⑩-2强风化泥质粉砂岩（S1）：砂岩颜色主要呈灰黄色和红褐色，在砂岩中，母岩已经受到强烈的风化作用，砂岩局部受到铁质浸染，在场地北部，泥质的含量比较高，而且厚度比较大。除此以外，在砂岩中，还含有少量的、受到中等风化作用的岩块，而且岩芯已经呈碎块状，硬度较低。

?-2强风化泥晶灰岩（3??）：灰岩的颜色呈灰色以及青灰色，构造形式为厚层状；在灰岩中，母岩的成份已经受到强烈的风化作用，并且局部受到铁质浸染，呈裂隙发育状，其中还有方解石填充；除此以外，灰岩中含有少量的中等风化作用的岩块，岩芯为碎块状，硬度较低。

?-3中等风化泥晶灰岩（3??）：该灰岩的颜色呈灰色以及青灰色，构造厚度较大，岩石中含有泥品结构，主要成分为方解石，泥质和粉砂含量较少。方解石主要是隐晶微粒状集合体（<0.01mm），同时，粉砂（0.01～0.1mm）为石英，呈次圆状，在泥灰质（<O.01ram）中，主要的泥质物是水云母。

母岩成份已经受到严重的风化作用，岩芯形状为短柱以及块状，其中，短柱的长度在10～30cm之间，局部裂隙发育，裂隙位置受到铁锰质的浸染作用，同时还有方解石填充。

在对该地区进行钻探施工过程中，在钻孔ZK82到达22.7～23.3m位置时，发现溶洞，溶洞的深度为0.6m，层顶高程在-9.65～-19.30m之间，揭穿部位层在O.6～14.7m之间，如图1所示：3.2岩溶发育基岩钻探方案在本次岩土工程勘察中，钻探施工采用XY-1型钻机，结合以往的施工经验，在进行钻探施工时，首先准备了一批直径不同的套管、合金钻头、金刚石钻头、普通岩芯管、膨润土以及双层岩芯管等。

为了准确判断岩体的完整性，确保岩溶鉴别的可靠性，并且准确计算岩芯的采取率，在实际钻进施工过程中，可以采用双层岩芯管金刚石钻头、泥浆护壁的施工方法。

在钻进施工过程中，如果遇到岩溶裂隙发育区，则泥浆会在短时间内大量流失，即发生漏浆问题，这样就会导致泥浆很难返回到孔口位置，在这种情况下，可能回发生埋钻问题以及钻头烧毁的问题，导致工程无法正常进行。对于上述问题，应该结合实际情况采用有效的解决方法：采用优质膨润土泥浆护壁、水泥浆护壁成孔工艺，然后适当提高泥浆以及水泥浆的浓度，以此达到很好的堵漏作用，但是在实际施工中，这种施工方法难度很大，而且很难达到较好的施工效果。

在后期施工过程中，经过多次尝试，对于岩溶裂隙的漏浆问题，可以向孔内回填粘土块，然后再放下钻具对粘土进行挤压，并且在此过程中上下震动，使得投入孔内的大部分粘土能够顺利挤进岩溶裂隙位置，部分粘土会成为泥浆，然后再开机扫孔，可以将剩余的粘泥挤压在孔壁上，以此达到很好的护壁作用，而且在此过程中，还能够达到造浆的效果。对于用于堵漏的粘土，可以采用附近场地的老粘土层，因为老粘土的塑性较大，而且粘结性强，在堵漏后很难被冲洗液冲刷掉产生二次渗漏的问题。

本工程未遇大型溶洞。若遇到大型溶洞，粘土填堵的方式则不再适用，需采用套管跟进的方法，此法可有效提高钻孔钻进速度，并防止钻具折断。

图1钻孔ZK82剖面图（局部）4结语综上所述，岩溶地区地质条件复杂，在钻机开孔之前一定要编制详细的勘察纲，根据现场场地以及施工设备等实际情况制定详实具体的施工方案，在施工过程中加强对操作人员、钻机设备、施工方法等因素的控制，切实提高岩溶地区钻机的钻探施工效率，进而科学合理的评价岩溶场地和地基的稳定性和适宜性。

参考文献：[1]欧阳美峰，付小康.岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用[J].建材发展导向，2015（19）：288-289.[2]牟华锋.岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用分析[J].中国科技纵横，2014（04）：156-156.