岩溶地区基桩超前钻施工及突发问题预防分析

黎志宾

（广州城建职业学院）

0 引言

岩溶地区地基处理情况复杂，采用超前钻方法进行桩端持力层检验，以查明桩端基岩性状，包括岩样强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、顶板破碎程度、顶板厚度等；查明勘探深度范围内土层的厚度、成因类型、埋藏条件，及其物理、力学性质；查明可供选择的持力层和下卧地层的埋藏深度、厚度。超前钻应确保桩底下有3d 且大于5m 稳定中微风化灰岩持力层，且无软弱夹层；查明有关的水文地质条件，判别地下水对基础材料的腐蚀性；查明基础桩、承台的施工条件及对周围环境的影响。

此工程项目场地分布的地层主要有第四系地层和泥盆系、石炭系岩层等，从区域地质角度出发，场地揭露的地层按时代、成因和岩性总体上为二元地层，即上部为第四系沉积物，下部为泥盆系、石炭系沉积岩。

1 超前钻施工方案

本次超前钻孔勘察工作内包括勘察准备工作、野外钻探及原位测试、室内试验、报告编制及审核，出版、提交业主和设计单位等。现场超前钻孔资料同时提交给业主和设计单位进行最终的桩长设计。

1.1 施工方法

1.1.1 钻探过程

⑴钻探质量由地质工程师负责，开钻前组织机组人员进行技术交底。

⑵机组每到一个新的孔位后应及时平整钻探场地，机长要核对钻孔的性质，对孔深、取样、试验等要求必须严格按技术要求进行。

⑶机组在钻探过程中应及时向主管地质工程师汇报钻进情况，发现存在技术上的问题及时汇报，及时解决。

⑷钻探过程中采取各种措施，保证各岩土层的采取率。超前钻深度应钻到桩底以下3d 且大于5m；超前钻钻孔数量：少于或等于二桩承台取1 个钻孔，3～4 桩承台取2 个钻孔，4 桩以上承台钻孔数量按桩数的1/2取，若超前钻揭露承台范围有溶洞时，此承台其余的桩也须进行超前钻。

⑸钻探完成后，须经技术人员进行孔深和采取率等技术验收，达到要求后方可终孔。

1.1.2 取样

土样使用取土器进行采取。取样过程中注意事项如下：

⑴取样技术（控制）孔钻进，尽量采用泥浆护壁，如无法避免而改用套管护壁，取样位置应低于套管底部约1m，且应保持孔内水位等于或稍高于地下水位。

⑵下放取土器之前应仔细清孔，孔底残渣厚度不得大于10㎝，下放取土器时严禁冲击孔底。

⑶在地下水位以上、遇水易于浸湿而影响土试样的质量的土层钻进，应采用无水干钻，严禁向孔内注水或使用冲洗液。

⑷流塑至可塑状粘性土类，应采用簿壁式取土器，借助钻机自重，用快速静力连续压入法提取未扰动土样（Ⅰ类土样），或用重锤少击方式取样；硬塑至坚硬类粘性土，可采用厚壁式取土器，快速静力连续压入或重锤少击方式取样（Ⅱ类土样），如强调采取未扰动试样，应改用回转式取土器。砂类、砂砾石类取样，并不强求其结构的完整性，可采用厚壁式取土器、重锤少击方式取样。

⑸所采取土度样应具有代表、典型性，满足勘察技术要求，如土层结构复杂，可适当增加取样组数，记录员应详细填写“土（水）试样标签”及“试样送验单 第 号”。

⑹岩样一般用有内层包装的湿纸包好，再用塑料透明胶布缠住，用标签注明岩样的名称、长度。采取的岩样尺寸应满足试块加工的要求。选取岩样（对软质岩应进行密封），包装，贴好标签，表明上下面，送往试验室进行试验。

1.1.3 仔细鉴定岩芯，按《岩土工程勘察规范》第2 章第2节和有关规范要求统一岩土命名标准

⑴准确记录钻探进尺、不同岩性的分层厚度和采样位置。

⑵在软土或砂土中钻探时，如有缩孔、坍孔等异常现象，应注明其位置、严重程度，应采取加固措施。

⑶准确量测和记录钻进尺寸及不同岩性分层深度，认真填写钻探记录的各项内容。

2 超前钻孔中各种突发问题的预防措施

2.1 地面塌陷的预防

从土洞形成和塌陷发生的条件分析，岩溶发育区在自然状态下，由于地下水活动形成的土洞而导致地面塌陷发生的现象，要受各种影响因素和条件控制，一般情况在短期内不易形成地面塌陷，但存在潜在的危害性。而由于地表水体（如河流冲刷、强降雨）作用或人为活动（如大量抽汲地下水）改变地下水动力条件时，在短期内或瞬间可形成严重的地面塌陷，危害性大。

由于钻探施工，破坏地下水动力条件，当钻至溶洞即发生漏水，砂层水可直接渗流入岩层中溶洞，易被侵蚀的土颗粒顺岩溶裂隙通道不断被带走，当钻机钻进过程中，水流不断冲蚀，带走的颗粒越来越多，渐渐形成空洞，向地表发展，在不能承受上覆重量时，最终导致地表塌陷。岩溶塌陷危害性很大，对场地的稳定和地面设施的破坏巨大，若发生地表塌陷时，立即采取有效措施予以治理。

2.2 岩溶区预防钻探塌陷及应急措施

本场地岩溶较发育，且上覆土层分布有砂层，在野外钻探、抽水过程中因破坏岩溶地下平衡状态，极易造成地面塌陷，施工现场采取特殊的钻探工艺，如跟管钻进至灰岩后，用水泥砂浆进行封底，防止砂层及地下水涌进溶洞，然后再继续钻进。当为串珠状溶洞时，可采用多重套管的形式，对溶洞进行阻隔。若有必要，进行抽水试验时，应在抽水试验钻孔附近设置地下水回灌钻孔，以免地下水的抽取造成地面塌陷。

如采取以上措施后仍无法避免地面塌陷，则做好抢险预案，准备大量水泥、砂石等填方材料，一旦发生塌陷事故，立即对钻孔位置回灌水泥砂浆，并对塌陷处回填砂石等材料，待塌陷稳定后，回复原状。

3 结束语

岩溶地区建筑物地基的处理复杂且有很大的难度，利用超前钻可以将复杂的地质情况基本展现出来，在成桩之前采用钻探的方法查明岩溶情况，给与设计及施工人员提供参考，能够根据不同的地质条件因地制宜地设计方案和选择施工方法，从而有效的控制成本。