岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的实际应用分析

霍 达

(华东勘测设计院(福建)有限公司，福建 福州 350000)

1 岩溶地区的岩土工程勘察特征与具体方法分析

1.1 岩溶地区岩土工程勘察的目的和特征

1.1.1 岩土工程钻探勘测的目的

岩土工程勘察的地质钻探，是以直接实现岩土工程的第一手基础资料获取，从而为岩土工程勘察基础的有关工程建设与项目实施奠定良好的基础。其中，对岩土工程的钻探勘测，是采用钻机设备通过钻具由地表向地下进行钻进，从而根据钻进获取的岩芯，对钻探勘测地区中不同岩层的地质环境条件和特征进行掌握，包括岩土性质、地层埋深与厚度及地下水赋存情况等。岩土工程钻探勘测的技术成果，是进行岩土工程设计与建筑基础设计、基础施工开展和工程地质评价等工作实施的重要基础资料，并且岩土工程勘察中的钻探技术水平高低，直接影响着整个岩土工程勘察的质量和效率。

1.1.2 岩溶地区岩土工程勘察特点

岩溶地区的地质条件较为特殊，且具有一定的复杂性，导致其岩土工程勘察工作开展的难度也较高，需要通过合理的技术选择和应用，对其勘察质量和效果进行保障。其中，采用钻探技术进行岩溶地区的岩土工程勘察，能够对岩溶地区的地质结构情况进行深层次的了解，从而对岩溶地区的岩土工程建设性进行评价和分析，为有关工程的建设和实施提供良好的基础支持。

1.2 岩溶地区岩土工程勘察的主要方法

根据上述对岩溶地区的岩土工程勘察目的与钻探勘察特点分析，在进行岩土工程勘察中，比较常见的钻探勘测分析技术，主要包含回转钻探与冲击钻探、振动钻探、冲洗钻探等不同的钻探方法，而回转钻探中又包含又无岩芯钻探与螺旋钻探、岩心钻探等，冲击钻探中则包含冲击钻探和锤击钻探等不同的钻探方法。因此，在对岩土工程勘察的具体应用钻探方法选择中，需要结合其钻探勘测区域的地层特点和其钻探分析方法的有效性，从而通过有效的钻探勘测工作开展中，对该地区的地层分布及其地下水情况等进行准确掌握，并且有效避免钻探分析中对取样地层的岩土结构产生扰动影响。

2 工程实例分析

2.1 工程情况与地质背景分析

以某岩溶地区的岩土工程勘察情况为例，该地区为典型的石灰岩岩溶区，整体地貌为盆地，属覆盖型岩溶区，整个地区的岩溶、土洞、软弱土层和构造带等地形特征在部分地段呈现丰富的发育状态，且地下水分布较多、活动频繁，其岩溶区的上覆地层卵石层分布与厚度、状态、粒径等变化较丰富，整个地区的水文地质条件相对复杂。根据该岩溶区的岩土地质特征，在该区域开展相应的工程项目建设中，对拟建建筑物的基础施工，是以冲(钻)孔灌注桩基础为主，具体施工中是以下部石灰岩为桩端的持力层，且要求该持力层所分布石灰岩的厚度与完整性良好，避免选择岩溶分布区域，以影响桩基施工的质量和效果。针对该情况下，在进行上述岩溶地区的岩土工程勘察分析中，就需要对其各桩基范围内的岩溶发育情况及其基本形态、规模、洞体顶底板的埋深、岩石完整性和充填情况等进行全面了解和准确掌握，从对桩基施工中的桩长、桩径和嵌岩深度等参数进行合理设计，以确保其基础施工的安全性和可靠性。

2.2 岩溶地区主要岩土工程的地质条件特征

根据上述工程情况，通过对该岩溶地区的岩土工程情况进行全面勘察与钻探分析后显示，该地区的地貌特征呈河流堆积阶地，且主要为Ⅰ、Ⅱ级的堆积阶地，其地形整体起伏变化较小。此外，该地区的主要岩土工程地质结构分布以杂填土、粉质粘土、淤泥质土、卵石、含角砾碎石粉质粘土、含角砾粉质粘土和中风化石灰岩等为主；地下水分布则以第四系孔隙潜水与石灰岩岩溶地下水为主，其中，第四系孔隙潜水位于地下水分布的上部地区，以卵石层为主要含水层，具有较强的富水性，而石灰岩岩溶地下水则主要分布在下部地区，存在一定的承压性，且富水性也比较突出。

3 岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的实际应用研究

3.1 岩土工程钻探施工前的准备工作

根据上述工程情况，在进行岩溶区岩土工程的钻探勘测中，开始进行钻探勘察作业前，需要结合工程地区的场地环境及其勘察分析任务，做好充分的钻探施工技术与应用设备的准备工作，以确保对岩土工程钻探勘察的顺利实施。

3.1.1 钻探设备与材料的准备

结合上述工程的岩土勘察情况，在钻探施工中所采用的钻机设备以XY-100与GXY-150型液压钻机为主，并且进行钻探施工作业开展前，需要进行不同口径和规格的钻具以及套管、普通或双层的岩芯管、金刚石钻头、合金钻头、膨润土粉、具有较高粘性的粘土、打捞工具、水泥等有关设备和材料准备，以确保岩土工程钻探勘测顺利实施，为岩土勘察的质量和效果提升提供良好的支持。

3.1.2 钻探施工技术准备

进行上述岩溶区的岩土工程勘察分析中，需要进行的钻探施工技术准备工作，不仅应从岩土工程勘察的一般要求出发，对其岩土勘察的高效与快速实施有关技术进行研究和分析，从而在岩土勘察中能够通过快速穿越岩溶区上覆第四系地层，对岩溶区工程建设的桩基周围岩溶发育情况进行掌握，从而对钻探勘察施工中可能存在的问题及其解决方法进行探索，促进岩溶区岩土工程勘察的顺利实施。此外，在对岩溶区的岩土工程钻探勘察技术工作准备环节，还需要做好钻探施工作业人员的技术培训和有关技术交底准备，从而对岩土工程勘察分析应用技术的合理性和高效性进行保障。

3.2 对岩溶区不同地层的钻探施工技术分析

在进行上述岩溶区不同岩土工程勘察地层的钻探技术选择和应用中，主要针对该岩溶区的粘性土钻探勘察与卵石层钻探分析、软土地层的钻探分析、岩溶石灰岩地层的钻探等技术手段进行研究。

3.2.1 对粘性土层的钻探技术选择和应用

在进行粘性土层的钻探分析中，对钻孔钻进后的前几次勘察分析，多会采用锤击钻进方式进行钻探和分析，通过钻探分析提取有关土层试样或者是通过原位测试钻孔等方法，在回转钻进或者是泥浆护壁的回转钻进基础上，钻进过程中可根据实际情况，必要时应利用套管护壁对其钻进与勘探分析进行支持。此外，对粘性土层的钻进勘察与分析中，为满足其钻探施工中的分层精度要求，对钻探施工中回次钻进的进尺应控制在2.0m以下，以确保其钻探施工的质量和效果。

3.2.2 卵石层钻探技术分析

对卵石层的钻探施工和技术应用，需要根据不同的情况，对其钻探技术进行合理控制。比如，在进行厚度相对较小的卵石层钻进施工中，可以采用回转钻进或者是泥浆护壁回转钻进方式进行相应岩层的地质情况勘察和分析；此外，在钻进施工中，进行卵石层钻穿后，应进行套管打入，以有效保护钻孔的孔壁，避免对钻进施工产生不利影响。

而在进行厚度较大的卵石层钻进施工中，如果该卵石层的密实度表现较高，则需要采用回转钻进方法进行钻进操作；此外，由于上述岩土工程的地质特征分布显示其卵石层含有地下水，再加上卵石层的孔隙较大，因此，会导致钻进过程中出现孔内漏水情况，引起孔壁坍塌等，可通过在钻孔内加入粘土等，以对钻进施工中钻孔壁起到相应的保护作用。在上述作业开展中，如果回转钻进过程中孔壁未出现坍塌等，则可以继续进行钻进施工，一旦发生塌孔等，则需要通过增加泥浆的浓度或者是使用套管进行跟管钻进，从而对其塌孔问题进行有效解决，避免对钻进施工产生不利影响，确保对卵石层的钻探分析质量和效果。值得注意的是，采用套管跟管钻进作业中，由于卵石层的密实度表现较高，且粒径相对较大，局部存在漂石等，会导致套管进入过程中的阻力较大，因此，需要选择厚壁套管进行应用，并通过重锤击入方式对套管跟管钻进施工进行保障，促进其施工质量和效果提升。

对粒径较大并且存在漂石的卵石层钻进施工中，由于其卵石之间存在一定的孔隙，再加上各卵石相互胶结的性能较差，通过回转钻进方法进行施工开展中，对卵石粒径超过钻具直径的情况，容易发生卵石与钻具一同旋转等情况，需要通过增加泥浆的浓度、加大钻机下压力和降低钻进速度等方式，对其钻进施工进行合理控制，必要情况下还可以选择金刚石钻头，以确保其钻进施工的顺利开展。

3.2.3 软土地层的钻探技术分析

在进行软土地层的钻进施工中，由于其地层的特殊性，导致不管采用哪种钻探施工方法，均具有较好的进尺效果，但是在遇到土洞或者是土洞填充物等情况下，则容易发生掉钻问题，对其钻探施工效果产生影响。此外，对软土地层的钻进施工中，由于淤泥质土层本身较低的塑性与松软土质特征影响，导致其钻进施工中容易在提钻时发生孔内缩径等情况，造成第二次下钻时的孔深不符合原来的孔深要求，同时对土洞内无填充物或者是填充物较少的情况，会因为土洞内的空间造成第二次下钻时发生孔位偏移等，反之则会发生孔内漏水，引起孔壁坍塌。因此，对软土地层的钻进施工中，就需要选择肋骨钻头并增加钻头的直径，在钻进到达软土层厚，及时进行套管下入对孔壁形成保护，以避免影响钻进施工的实施。

3.2.4 岩溶石灰岩地层的钻探技术分析

通常情况下，对岩溶地区的岩土工程勘察中，为确保岩溶区有关工程建设的顺利实施，对采用钻孔灌注桩施工的基础工程，为满足其桩端持力层的良好完整性、厚度和无岩溶发育等石灰岩岩层特征，就需要在岩土工程勘察与设计中，针对施工范围内的石灰岩岩溶发育情况及逆行全面勘察和分析，从而确保其石灰岩分布及其在桩基础施工中的良好作用和效果。此外，在进行岩溶区石灰岩层的钻探施工中，所存在的主要问题表现为孔内漏水与漏浆和套管跟进即钻遇一层或多层溶洞成孔、塌孔等，并且在进行岩溶区岩土工程勘察中，所采用的钻探施工技术主要包含合金回转钻进或者是金刚石单动双管回转钻进、泥浆或套管护壁成孔钻进施工等多种技术方法，而岩溶区岩土工程勘察的钻进施工中，钻探漏浆主要以岩溶裂隙漏浆和溶洞漏浆类型为主要表现。因此，在具体施工中可选择泥球护壁联合套管钻进法或者是多层套管护壁方法进行施工开展。以多层套管护壁施工法为例，在进行规模较大的溶洞钻进施工中，可通过向钻孔内增加泥球以起到相应的保护孔壁作用，还可以通过跟管钻进施工，通过综合施工方法与技术措施结合运用，来确保其钻进施工的顺利开展，对其钻探质量和效果进行保障。

4 结 语

总之，岩溶地区的地质地貌特征较为复杂，导致其岩土工程勘察实施的难度较高，需要在具体实践中根据岩土工程勘察分析场地的地质环境条件状况及其勘察设计任务，进行适宜的钻探技术选择和应用，并通过对多种技术方案的有效对比，促进岩溶地区的岩土工程勘察质量和效率提升，从而为有关工程建设及其项目实施提供良好的基础支持，促进岩溶地区岩土工程勘察的钻探技术发展和提升。