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摘要：由于巖溶的發(fā)育和分布具有較高的隱蔽性和不均勻性，在強(qiáng)巖溶場(chǎng)地進(jìn)行巖土工程勘察鉆探施工是一項(xiàng)非常復(fù)雜和特別重要的工作。需要多積累鉆探施工經(jīng)驗(yàn)、提高鉆探施工技術(shù)，確保巖土工程勘察質(zhì)量。結(jié)合貴陽新世界3F地塊巖土工程勘察項(xiàng)目鉆探施工實(shí)踐，針對(duì)強(qiáng)巖溶場(chǎng)地巖土工程勘察中的鉆探施工遇到的漏漿、卡鉆、垮孔、埋鉆、地表塌陷、巖芯采取率低等常見問題及其產(chǎn)生原因進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)其相應(yīng)的處理方法進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：巖溶場(chǎng)地；巖土工程勘察；鉆探技術(shù)；處理方法

貴州地處我國西南山區(qū)，地層從南華系到下志留統(tǒng)層位齊全，以淺海碳酸鹽巖分布最廣，其中巖溶普遍發(fā)育。由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，且?guī)r溶的發(fā)育和分布具有隱蔽性和不均勻性的特點(diǎn)，《貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定巖溶場(chǎng)地采用“一樁一孔”的布孔方式；對(duì)于已揭露有巖溶洞隙的孔位，根據(jù)實(shí)際情況增加鉆孔。因此在強(qiáng)巖溶區(qū)開展巖土工程勘察工作，鉆探工作量非常之大，如果沒有對(duì)場(chǎng)地地質(zhì)條件進(jìn)行充分的認(rèn)識(shí)，巖溶鉆探技術(shù)方案將缺乏科學(xué)性和實(shí)用性，鉆探工期將得不到有效保證，同時(shí)也可能會(huì)埋下嚴(yán)重的質(zhì)量隱患和潛在的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。本文結(jié)合貴陽新世界3F地塊巖土工程勘察項(xiàng)目鉆探施工經(jīng)驗(yàn)，就強(qiáng)巖溶場(chǎng)地鉆探施工的幾個(gè)問題淺談一下認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)性建議。

1工程概況

項(xiàng)目位于貴陽市觀山湖區(qū)，場(chǎng)地西側(cè)為云潭北路，北側(cè)為金嶺路。擬建項(xiàng)目總用地面積約36000m2，總建筑面積150000m2，由12棟住宅樓和連片地下車庫組成，地上31層和32層，設(shè)有3層地下室。建筑結(jié)構(gòu)為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，最大單柱荷載為1200kN。

2地質(zhì)條件

2．1地質(zhì)構(gòu)造

建筑場(chǎng)地處于黔北臺(tái)隆遵義斷拱貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)，位于貴陽向斜西部次級(jí)構(gòu)造單元———牛角坡背斜東翼。場(chǎng)地附近無斷層通過，次一級(jí)構(gòu)造亦不發(fā)育，出露地層為三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）?。泻駥訋r，巖層傾向100°，傾角10°。

2．2地層巖性

場(chǎng)地地層由素填土、殘坡積紅黏土及下伏基巖組成，場(chǎng)地巖土單元細(xì)分如下：（1）素填土（Q4ml）：厚0．4－8．7m，由黏土夾少量碎石塊及個(gè)別建筑垃圾組成，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)強(qiáng)度低，厚度變化較大，分布于場(chǎng)地的大部分區(qū)域。（2）紅黏土（Q4el＋dl）：整個(gè)場(chǎng)地均有分布，褐黃色，土質(zhì)均勻細(xì)膩，局部存在少量的風(fēng)化石塊。據(jù)狀態(tài)可分為硬塑、可塑、軟塑三個(gè)亞單元層；硬塑紅黏土厚度0．5～10．0m，可塑紅黏土分布于硬塑紅黏土層之下，厚度0．4～17．0m，軟塑紅黏土分布不連續(xù)，位于硬塑紅黏土層之下，厚度0．3～11．2m，主要分布在場(chǎng)地中基巖面、溶溝、溶槽或溶洞、裂隙中。（3）基巖（T1a）：場(chǎng)地基巖巖性為三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）灰?guī)r，節(jié)理裂隙較發(fā)育，基巖面起伏較大，據(jù)風(fēng)化程度可分為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化兩個(gè)亞單元層。強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，厚度變化較大，分布不連續(xù)，僅有少量鉆孔分布，鉆進(jìn)較快，巖芯呈碎塊狀、砂礫狀。中風(fēng)化基巖連續(xù)分布于整個(gè)場(chǎng)地，巖質(zhì)較硬，巖芯多成長柱狀及短柱狀，個(gè)別呈塊狀及碎塊狀，本次鉆探未揭穿。

2．3水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖巖溶裂隙水。第四系松散巖類孔隙水位于覆蓋層中，分布不均勻，受季節(jié)及降水量影響大，且無統(tǒng)一水位。碳酸鹽巖巖溶裂隙水賦存于三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）灰?guī)r的巖溶裂隙中，富水等級(jí)為中等—豐富?；?guī)r中的溶蝕裂隙為地下水賦存、轉(zhuǎn)移提供了條件，巖溶洞隙較發(fā)育地段，水量相對(duì)較大，水量及水位受季節(jié)及巖溶發(fā)育程度影響較大。通過在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，測(cè)得場(chǎng)地下伏基巖滲透系數(shù)k＝1．20m／d。

3工程鉆探情況

工程鉆探是巖溶地基勘察工作的主要手段，通過鉆探用以查明鉆孔處以及場(chǎng)地的地層變化情況，獲取準(zhǔn)確可靠的巖土信息。同時(shí)也是對(duì)物探測(cè)試發(fā)現(xiàn)的異常地段或不良地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

3．1巖溶發(fā)育情況

該場(chǎng)地完成的1011個(gè)鉆探孔中有351個(gè)鉆孔見溶蝕洞隙，鉆孔見洞隙率為34．7％，其中2＃和12＃樓所在區(qū)域鉆孔見洞隙率超過60％，屬巖溶強(qiáng)發(fā)育。場(chǎng)地的巖溶形態(tài)主要為溶洞、溶溝（槽）、裂隙等，被軟－流塑狀黏土或黏土夾風(fēng)化石充填。遇溶洞鉆孔主要為單層溶洞，少量鉆孔遇兩層以上溶洞，溶洞隙高度主要集中在1～3m范圍內(nèi)，也存在發(fā)育深度超過20．00m的串珠狀豎向溶洞。

3．2巖面起伏情況

根據(jù)鉆探數(shù)據(jù)，建立了該場(chǎng)地基巖面的三維模型，見圖1。從圖1中可直觀了解基巖面起伏較大，存在大量的石牙，相鄰鉆孔基巖面起伏高差較大。

4鉆探施工遇到的主要問題及處理方法

4．1鉆孔漏漿

鉆孔漏漿時(shí)巖溶區(qū)鉆探施工常見的問題。它主要是由于巖層巖溶裂隙發(fā)育引起，特別是鉆探遇到較大溶洞或巖溶管道時(shí)，鉆探漿液流失速度非常之快，孔口無法返漿。因此將導(dǎo)致巖粉無法從孔口外排，可能會(huì)發(fā)生埋鉆和燒鉆問題。當(dāng)溶洞或巖溶管道流通性好，漿液流失較快時(shí)，鉆探巖粉會(huì)隨漿液一起流走，不會(huì)發(fā)生埋鉆事故，但是由于鉆頭得不到有效冷卻，極易發(fā)生燒壞鉆頭的事故，導(dǎo)致鉆頭的有效使用壽命減少，成本增加。該場(chǎng)地鉆探鉆孔漏漿問題主要為溶蝕裂隙漏漿問題和溶洞漏漿問題兩種。針對(duì)溶蝕裂隙漏漿問題，可向鉆探孔內(nèi)投入調(diào)和好的黏土球，然后采用鉆具進(jìn)行擠壓、掃孔，使黏土將鉆孔孔壁的裂隙封堵住，起到堵漏和護(hù)壁的作用。該場(chǎng)地上覆土層厚，且為紅黏土，材料方便獲取；紅黏土塑性大，粘結(jié)性強(qiáng)，堵漏效果較好。針對(duì)溶洞漏漿問題，體積較小的溶洞參考溶蝕裂隙漏漿問題的處理方法，體積較大的溶洞是通過采用套管來起到堵漏的效果。

4．2垮孔

場(chǎng)區(qū)內(nèi)存在較厚的紅黏土層，且為巖溶強(qiáng)發(fā)育場(chǎng)地。由于紅黏土具有“反剖面性”，因此在紅黏土層下部以及溶溝溶槽和溶洞中存在著軟塑－流塑狀紅黏土。軟塑－流塑狀紅黏土強(qiáng)度低、自穩(wěn)性差，在鉆探施工的擾動(dòng)下，很難保證鉆孔孔壁的穩(wěn)定性。常常出現(xiàn)垮孔現(xiàn)象，提鉆后鉆具無法再次放至鉆探深度處。通過采用向孔內(nèi)投入黏土球的方法，用鉆具進(jìn)行擠壓、掃孔，獲得了較好的護(hù)壁效果。但是對(duì)于軟塑－流塑狀紅黏土層厚度較大的鉆孔，以上方法效果較差，都是需要采用跟管鉆進(jìn)的方法。

4．3卡鉆埋鉆

場(chǎng)地巖面起伏較大，存在大量的石牙，同時(shí)發(fā)育有大量的溶溝、溶槽、溶洞和溶蝕裂隙，且存在深度超過20．00m的串珠狀豎向溶洞?？ㄣ@埋鉆的原因主要有如下幾個(gè)方面：（1）巖面起伏大，且石灰?guī)r強(qiáng)度高，當(dāng)鉆探鉆頭到達(dá)巖面時(shí)，極易順著巖面產(chǎn)生傾斜，難以垂直入巖，導(dǎo)致鉆孔傾斜而出現(xiàn)卡鉆事故，特別是鉆穿一層溶洞后再遇陡頃巖面時(shí)，卡鉆事故尤為嚴(yán)重；（2）溶蝕裂隙，巖體破碎但巖塊強(qiáng)度高，當(dāng)鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)孔壁掉塊時(shí)，極易造成卡鉆事故；（3）溶洞發(fā)育，洞內(nèi)被軟塑－流塑狀紅黏土或洞底堆積有松散巖塊碎屑，在溶洞底部鉆探過程中，常因沖洗液無法返至孔口而使巖粉、溶洞充填物落入鉆孔內(nèi)出現(xiàn)埋鉆事故。針對(duì)上述問題，具體的解決方法為：（1）通過在鉆探遇巖后控制鉆速和鉆壓，待鉆具進(jìn)基巖后再使用正常速度和壓力鉆進(jìn)；（2）當(dāng)鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)有破碎帶時(shí)，通過往孔內(nèi)投入粘土球進(jìn)行護(hù)壁；（3）當(dāng)鉆探孔穿越溶洞，且出現(xiàn)垮孔和輕微埋鉆現(xiàn)象時(shí)，采用跟管鉆進(jìn)法，將套管加至溶洞底部穩(wěn)定地層。

4．4穿越多層溶洞

套管通常只打到基巖面，繼續(xù)加長需鉆機(jī)進(jìn)行預(yù)鉆孔。場(chǎng)地發(fā)育有深度超過20．0m的串珠狀多層豎向溶洞，鉆具在鉆穿溶洞頂板后，由于缺乏導(dǎo)向，再次下鉆具時(shí)找不到原鉆孔。重新鉆孔，此類問題還會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，并易發(fā)生卡鉆、埋鉆和鉆具折斷的事故，在工期和經(jīng)濟(jì)上造成浪費(fèi)。針對(duì)上述問題，具體的解決方法采用多層套管、變徑鉆進(jìn)的方法。首先用108mm的鉆具鉆至基巖面，并鉆人巖石20～30cm；然后將套管打至基巖面；再用89mm的鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)。當(dāng)鉆探過程中遇到溶洞時(shí)，鉆穿溶洞，進(jìn)入溶洞底板基巖20～30cm后提起鉆具，取出芯樣后將此巖芯管當(dāng)作套管，再用73mm的鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)。實(shí)際工作中可按照這個(gè)原則根據(jù)鉆探深度內(nèi)溶洞的個(gè)數(shù)，選定巖芯管的管徑和分級(jí)。當(dāng)溶洞高度不大時(shí)，一級(jí)套管可穿幾層溶洞，達(dá)到經(jīng)濟(jì)高效的目的。

4．5地表塌陷

當(dāng)鉆探場(chǎng)地的覆蓋層厚度較薄、下伏基巖存在較大的溶洞、溶溝（槽）和巖溶管道時(shí)，在鉆探施工的振動(dòng)和鉆探漿液的沖蝕下，孔內(nèi)土層和基巖面軟塑狀土層將被沖洗液帶走，形成地表塌陷、卡鉆、埋鉆事故。因此鉆探時(shí)要將套管下至基巖面，防止沖洗液沖蝕的導(dǎo)致地表塌陷。同時(shí)在鉆探施工過程中應(yīng)隨時(shí)觀察地表的變化情況。

4．6巖芯采取率低

由于巖溶場(chǎng)地溶洞較多，溶蝕裂隙發(fā)育，常規(guī)的單動(dòng)單管鉆進(jìn)獲取的巖芯樣會(huì)影響巖石的采取率和質(zhì)量指標(biāo)，特別是遇到多層溶洞時(shí)，問題更為突出。因此，可通過改變鉆探工藝來解決此類問題。比如采用單動(dòng)雙管鉆具鉆進(jìn)和適當(dāng)減小回次進(jìn)尺等。

5結(jié)語

（1）由于巖溶的發(fā)育和分布具有較高的隱蔽性和不均勻性，在強(qiáng)巖溶場(chǎng)地進(jìn)行巖土工程勘察鉆探施工是一項(xiàng)非常復(fù)雜和特別重要的工作。我們應(yīng)多積累鉆探施工經(jīng)驗(yàn)、提高鉆探施工技術(shù)，確保巖土工程勘察質(zhì)量。（2）本文結(jié)合巖溶區(qū)鉆探施工的共性問題和貴陽新世界3F地塊巖土工程勘察項(xiàng)目鉆探施工中的經(jīng)驗(yàn)，介紹了巖溶地區(qū)勘察鉆探施工一些經(jīng)驗(yàn)和方法，以供相關(guān)人員參考。

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作者:王劍 龍舉 李勇 單位:貴州省地礦局地質(zhì)大隊(duì) 貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院