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

任凱 王馨一 韓小龍

摘要：在巖溶地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察工作當(dāng)中，如果沒有充分了解和掌握巖土工程地質(zhì)條件具有的復(fù)雜性，沒有針對巖溶地區(qū)巖土工程勘察特點(diǎn)，科學(xué)合理的制定鉆探技術(shù)方案與鉆孔結(jié)構(gòu)，極有可能導(dǎo)致施工實(shí)際常常出現(xiàn)鉆探技術(shù)手段多次變更的情況，不僅會(huì)對鉆探效率造成很大影響，而且還嚴(yán)重影響巖溶地區(qū)巖土工程整體勘察質(zhì)量，引發(fā)安全隱患，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為此有必要針對巖溶地區(qū)巖土工程勘察專探技術(shù)進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū);巖土工程;勘察

在工程項(xiàng)目的勘察中，我們經(jīng)常遇到巖溶地區(qū)，在不充分了解巖溶的情況下，選擇不合適的勘察方法會(huì)導(dǎo)致勘察效率低下，因此，現(xiàn)階段有必要加強(qiáng)巖溶地區(qū)勘察質(zhì)量控制的研究。對巖溶地區(qū)巖土工程勘察技術(shù)進(jìn)行了探究，希望能為業(yè)界同行提供參考。

1巖溶地區(qū)巖土工程勘察的特點(diǎn)

巖溶又稱喀斯特（Karst），是指水對可溶性巖石進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為特征的綜合地質(zhì)作用以及由此產(chǎn)生的一系列地質(zhì)現(xiàn)象，是一種十分常見的地質(zhì)現(xiàn)象，屬不良地質(zhì)范圍。巖溶地區(qū)的基巖面復(fù)雜多變，不僅有溶蝕、溶洞等不良的地質(zhì)條件，而且還具有復(fù)雜而特殊的地質(zhì)條件。復(fù)雜的地質(zhì)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(wěn)定性直接相關(guān)。因此，如何在復(fù)雜的巖溶分布區(qū)進(jìn)行巖土工程研究是許多地質(zhì)學(xué)家面臨的關(guān)鍵問題之一。巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察的主要目的是查明各種巖溶洞隙和土洞的位置、規(guī)模、埋深，巖溶堆積物性狀和地下水特征，探明溶洞之間的關(guān)系及其與地下水和地表水之間的聯(lián)系。要達(dá)到巖土工程研究和設(shè)計(jì)目標(biāo)的關(guān)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(zhì)測繪、鉆探、物探、遙感及原位測試。其次是對區(qū)域地質(zhì)的分析和研究。同時(shí)工程建設(shè)會(huì)損害或影響周圍的地質(zhì)條件，所以，還需要對周邊環(huán)境進(jìn)行評估、分析和研究，以便為項(xiàng)目的基本設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的技術(shù)指導(dǎo)。

2巖溶地區(qū)巖土工程中常用的勘察和鉆探技術(shù)

2.1泥漿球擋土墻結(jié)合套管法

泥球擋土墻結(jié)合套管法是巖溶地區(qū)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(nèi)不斷上下移動(dòng)，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(shí)現(xiàn)后，施工人員需要轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具掃孔。因此，土球可以進(jìn)入孔壁，起到保護(hù)孔壁和回填的作用。如果粘土被用作生產(chǎn)泥球的材料，那么，不僅可塑性要大，而且要保持較強(qiáng)的附著力。只有這樣，為了保證它不會(huì)輕易被沖走，從而達(dá)到使用的目的。如果泥球的凝聚力不強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致后期作業(yè)時(shí)與孔分離。使孔內(nèi)泥漿漏出來，難以繼續(xù)勘測鉆探工作。然而因?yàn)榭λ固氐貐^(qū)水資源非常豐富，鉆井時(shí)應(yīng)稀釋水，否則難以有效鉆井。當(dāng)泥漿濃度降低時(shí)，如果下一次鉆井會(huì)導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿再次滲透，但當(dāng)鉆孔深度尚未達(dá)到時(shí)，可以稀釋水，解決漏漿問題。

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(shí)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(gè)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(gè)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(dòng)雙管設(shè)備進(jìn)行鉆探，當(dāng)遭遇溶洞地質(zhì)時(shí)，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。

2.3軟土鉆進(jìn)技術(shù)

選擇哪種技術(shù)進(jìn)行鉆進(jìn)都有著非?？斓乃俣龋绻型炼匆约疤畛湮锎嬖跁r(shí)，會(huì)引發(fā)掉鉆情況。淤泥質(zhì)土具有較低的可塑性，非常軟，提鉆過程中，會(huì)導(dǎo)致縮徑問題，再次下鉆時(shí)，無法達(dá)到原先的深度。土洞當(dāng)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(shí)會(huì)引發(fā)原位孔偏移，土洞有充填情況存在時(shí)，因土洞和下部灰?guī)r有著非常緊密的關(guān)聯(lián)性，該層地層鉆進(jìn)過程中，會(huì)有很多漏水，地下水變化非?？?，極易引發(fā)孔壁塌陷。所以軟土層鉆進(jìn)時(shí)，可以選擇大孔徑鉆進(jìn)，也可利用肋骨鉆頭，并將套管下入，加強(qiáng)孔壁保護(hù)。

2.4鉆探技術(shù)在砂卵石層中的應(yīng)用

勘測和鉆探砂卵石層時(shí)，施工人員應(yīng)根據(jù)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(hù)壁的旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)。將套管放在砂卵石層中，起到保護(hù)作用;如果厚度相對較大，可以選擇旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)。砂卵石層含水量豐富，中間還有很多縫隙，勘測鉆探的時(shí)候，孔壁可能會(huì)出現(xiàn)一些塌陷現(xiàn)象，并伴有漏水。所以，測量鉆孔時(shí)，可以在孔中放入一些黃土。它可以保護(hù)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(shí)，鉆孔距離應(yīng)控制在兩米以內(nèi)。此外，在砂卵石層中打套管時(shí)，會(huì)有卵石積壓，套管將隨著中心管的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

3巖土工程勘察的原則

巖溶地質(zhì)勘察一般可分為可行性研究勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察、施工勘察四個(gè)階段。一般在可行性階段可不進(jìn)行鉆探，必要時(shí)可布置少量鉆孔;初勘階段一般在物探判定的巖溶發(fā)育帶和物性指標(biāo)異常的部位應(yīng)布置鉆孔驗(yàn)證，同時(shí)查明巖溶的基本形態(tài)和規(guī)模、溶洞充填物的性狀和地下水標(biāo)高等，在橋位等構(gòu)造物部位，可結(jié)合橋跨組合100m左右布置一個(gè)鉆孔，巖溶不發(fā)育的可適當(dāng)減少鉆孔，巖溶發(fā)育的可適當(dāng)增加鉆孔;詳勘階段巖溶地區(qū)，勘探的重點(diǎn)宜在初勘已查明的巖溶發(fā)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(shí)施、逐步深入的方法，即先按由外及內(nèi)、由疏及密的布置原則，根據(jù)鉆孔探明的巖溶發(fā)育情況，在巖溶發(fā)育段按逐步增加鉆孔。通過大量工程實(shí)例總結(jié)得出按照以下勘察方案的布置原則較為合理;①堅(jiān)持以工程地質(zhì)調(diào)繪查為先;②遵循從面到點(diǎn)、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(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)勘察階段、場地地形條件、巖溶發(fā)育程度、構(gòu)筑物類型及規(guī)模，并結(jié)合物探方法、水文地質(zhì)試驗(yàn)要求等綜合確定。

結(jié)束語

因巖溶地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)結(jié)合場地具體實(shí)際，勘察設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地對鉆探技術(shù)方法進(jìn)行選擇，并對比分析各種鉆探技術(shù)，科學(xué)合理的組合各種技術(shù)措施，選擇適宜的鉆探技術(shù)方法，提高鉆探技術(shù)水平。

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