巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用研究

贛北地質(zhì)工程勘察院，江西 九江 332000

1 巖溶地區(qū)巖土工程勘察的特點(diǎn)與要求

分析巖溶地區(qū)巖土工程勘察特點(diǎn)與要求有助于工作人員在思維層面形成正確的認(rèn)知，準(zhǔn)確把握技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，確保巖溶地區(qū)巖土勘察相關(guān)工作的有序開展，避免出現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用誤區(qū)。巖溶地區(qū)開展巖土勘察的根本目的在于系統(tǒng)掌握巖溶發(fā)育的基本規(guī)律，明確巖溶空間分布情況、整體規(guī)模以及分布密度。相關(guān)部門以及開發(fā)主體可以借助于巖溶地區(qū)巖土勘察獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在較短的時間內(nèi)，對巖溶地區(qū)開發(fā)的可行性、危害性進(jìn)行預(yù)估，避免了巖溶地區(qū)的盲目開發(fā)，減少了生態(tài)破壞、塌陷等相關(guān)情況的發(fā)生?？紤]到巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境極為復(fù)雜，為保障巖土勘察工作的順利進(jìn)行，整個勘察工作對于技術(shù)要求較高，需要根據(jù)巖溶地區(qū)的實(shí)際，制訂相應(yīng)的巖土工程勘察技術(shù)方案，對勘察設(shè)備選型、鉆探工藝選擇等方面的工作，確?？辈旒夹g(shù)優(yōu)勢的充分發(fā)揮。

2 巖溶地區(qū)巖土勘察鉆探技術(shù)

2.1 泥球護(hù)壁結(jié)合套管技術(shù)

泥球壁結(jié)合套管技術(shù)其主要用于對巖溶洞地區(qū)裂縫漏漿問題的勘察、分析。其技術(shù)原理在于工作人員通過操控一定的設(shè)備，向鉆孔內(nèi)填充濕黏土球，在填充過程中，鉆具來回運(yùn)動，將土球壓實(shí)，漿液填充巖溶裂縫。這種處理方式使土球在外力作用下，逐步進(jìn)入巖溶縫隙的內(nèi)部形成一層泥漿；泥漿形成后，工作人員需要對泥漿進(jìn)行檢視，一旦出現(xiàn)部分孔隙未被泥漿覆蓋的情況，應(yīng)及時進(jìn)行反饋，進(jìn)行二次填充處理。確保泥漿完全形成后，工作人員使用鉆具對縫隙進(jìn)行掃孔處理，讓泥球能夠深入孔隙內(nèi)部，經(jīng)過多次反復(fù)掃孔處理，最終在孔隙外部形成泥壁，達(dá)到裂縫回填的目的。泥球護(hù)壁結(jié)合套管技術(shù)能夠在較短的時間內(nèi)，快速掌握裂縫發(fā)育情況，并且在多次填充的過程中，工作人員可以根據(jù)填充的體量、次數(shù)，評估巖溶地區(qū)裂縫漏漿的基本情況，為后續(xù)巖溶地區(qū)的開發(fā)提供了數(shù)據(jù)參考，明確了開發(fā)環(huán)節(jié)中巖溶裂縫處理的基本要求。考慮到泥球護(hù)壁結(jié)合套管技術(shù)的應(yīng)用場景，工作人員需要認(rèn)真做好黏土配備工作，在配備環(huán)節(jié)，應(yīng)確保黏土的塑性與黏結(jié)性較大，并具有較強(qiáng)的耐沖洗能力，只有這樣才能夠充分完成填充任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對巖溶地區(qū)裂縫發(fā)育情況、可填充性的準(zhǔn)確評估。

2.2 多層套管護(hù)壁技術(shù)

多層套管護(hù)壁技術(shù)作為現(xiàn)階段成熟的巖土勘察鉆探技術(shù)手段，其主要通過跟管鉆進(jìn)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(jìn)的方式，在短時間內(nèi)，擴(kuò)大鉆探半徑，完成小徑超前鉆進(jìn)任務(wù)后，通過大徑擴(kuò)孔的方式，擴(kuò)大鉆孔的尺寸，多層套管護(hù)壁技術(shù)通過多次變徑，能夠降低鉆進(jìn)的難度，并且準(zhǔn)確記錄鉆進(jìn)過程中各個地質(zhì)結(jié)果的基本數(shù)據(jù)，幫助工作人員更加全面、系統(tǒng)地掌握有關(guān)情況。在多層套管護(hù)壁技術(shù)應(yīng)用過程中，為保證鉆探勘察的有效性，工作人員需要提前進(jìn)入施工區(qū)域，分析勘察區(qū)域的巖土地質(zhì)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握鉆探的深度，并借助過往經(jīng)驗(yàn)，對鉆進(jìn)深度范圍內(nèi)可能存在的溶洞數(shù)量做好估算；根據(jù)估算結(jié)果，工作人員可以針對性地進(jìn)行套管程序的設(shè)置，提升整個多層套管護(hù)壁技術(shù)應(yīng)用的針對性。在多層套管護(hù)壁技術(shù)的應(yīng)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(shè)備進(jìn)行鉆探，當(dāng)遭遇溶洞地質(zhì)時，工作人員提取鉆探設(shè)備，抽取巖芯，然后換用直徑為146mm的合金鉆具，繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)孔操作，當(dāng)?shù)竭_(dá)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(yù)留在鉆孔內(nèi)，完成上述換裝后，采用跨級換徑的方式，繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)工業(yè)，從以往施工經(jīng)驗(yàn)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(fā)生。

3 巖溶地區(qū)巖土勘察鉆探技術(shù)應(yīng)用方案

3.1 巖溶地層鉆探技術(shù)應(yīng)用方案

巖溶地層鉆探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用之前，工作人員需要從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合巖溶地層的地質(zhì)、水文以及氣候等基本情況，認(rèn)真做好鉆探技術(shù)設(shè)備及相關(guān)配套材料的準(zhǔn)備工作。例如在巖溶地層鉆探勘察過程中，可以使用XY-100等較為成熟的液壓鉆機(jī)設(shè)備，通過靈活調(diào)整鉆具的口徑大小、規(guī)格體量等參數(shù)，確保整個勘察鉆探工作的順利開展。以某建筑工程為例，其建筑項(xiàng)目開發(fā)區(qū)域，位于巖溶地層區(qū)域，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力相對較差，為確保建筑工程開發(fā)項(xiàng)目的順利進(jìn)行，施工單位組織人員，按照《巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）》（GB 50021—2001）、《巖土工程勘察報告編制標(biāo)準(zhǔn)》（CECS 99—98）、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ 72—2004）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007—2011）等技術(shù)規(guī)范，認(rèn)真組織開展巖溶地層的鉆探工作?？紤]該地區(qū)的實(shí)際情況，在鉆探過程中，采用無泵回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法施工，從最終的效果來看，鉆探技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了對90%的巖芯采取，還實(shí)現(xiàn)了對巖溶施工區(qū)域地質(zhì)情況的全面掌握，為后續(xù)開發(fā)、施工活動的開展奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 軟土層鉆探技術(shù)應(yīng)用方案

巖溶地區(qū)軟土層的勘察鉆探過程中，由于軟土含水量較大，因此鉆進(jìn)速度較快，但是如果沒有采取相應(yīng)的防護(hù)舉措，勢必造成掉鉆情況的出現(xiàn)。在這種情況下，工作人員可以選用泥球護(hù)壁結(jié)合套管技術(shù)，認(rèn)真做好填充工作，通過填充對軟土層的可塑性進(jìn)行提升，在保證軟土層鉆探有序進(jìn)行的同時，保證了鉆探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。以某巖溶地區(qū)建筑開發(fā)項(xiàng)目為例，在施工活動開展支出，組織人員在施工區(qū)域，分別進(jìn)行14個位置的鉆探，獲得巖溶溶洞數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 巖溶溶洞統(tǒng)計表 單位：mm

由表1可知，層厚最大值為1.80m，最小值為0.50m，平均值為0.73m；層頂高程最大值為7.00m，最小值為-2.70m，平均值為0.90m；層底高程最大值為6.40m，最小值為-3.30m，平均值為0.17m；層頂深度最大值為21.20m，最小值為13.50m，平均值為18.81m；層底深度最大值為21.80m，最小值為14.10m，平均值為19.54m。

3.3 砂卵石層鉆探技術(shù)應(yīng)用方案

對于砂卵石層，在勘察鉆探過程中，如果砂卵石的厚度較小，工作人員可以直接使用泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)方案進(jìn)行勘察鉆探，以此獲取巖溶地區(qū)的基本地質(zhì)情況。但是當(dāng)砂卵石厚度較大的情況時，應(yīng)使用多層套管護(hù)壁技術(shù)，借助多層套管護(hù)壁技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，在不產(chǎn)生過多擾動的情況下，快速開展鉆探工作，確保在較短的時間內(nèi)，準(zhǔn)確掌握砂卵石層的有關(guān)數(shù)據(jù)，幫助工作人員更好地評估巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況?？紤]到砂卵石含水量較大、密實(shí)度較低的情況，在實(shí)際鉆探過程中，工作人員應(yīng)做好相關(guān)防范舉措，避免塌落情況的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

文章通過對鉆探技術(shù)的合理化選擇，穩(wěn)步提升勘察工作的有效性，使工作人員能夠在較短的時間內(nèi)，快速掌握巖溶的分布、發(fā)育情況，進(jìn)而完成對巖溶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的準(zhǔn)確評估，為后續(xù)巖溶地區(qū)的開發(fā)與保護(hù)提供參考。