岩溶地区岩土工程勘查钻探技术的研究

【摘要】岩溶地区的地质条件比较复杂， 岩溶地区钻探施工一度存在钻探效率低、质量难以保障、 事故多发等情况。近年来，我国岩土工程勘察钻探技术虽取得了很大的进步，但仍然存在很多问题和不足。本文首先介绍了岩溶地区岩土层地质特点，之后针对岩溶地区的地质特点提出了勘查钻探注意要点，最后阐述了岩溶地区岩土工程勘查钻探技术的改善。

【关键词】岩溶勘察钻探技术；常见问题；针对性建议

1、引言

岩溶是指以碳酸盐为主要成分的可溶性岩石地区，随着地表水和地下水对岩石长期的冲刷，长年累月对岩石产生腐蚀和破坏作用，所以往往最后会在岩体当中形成洞穴。我国岩溶地区分布广、面积大。主要分布在西部的碳酸盐岩出露地区，占地面积有91-130万平方千米。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的岩溶地区之一；西藏和北方一些地区也有分布。广西境内主要是热带和亚热带岩溶，贵州、云南、西藏多为高原岩溶。具体分布见图一：

图一 我国岩溶地区的分布

岩溶地区岩土工程勘察的目的是，为工程施工和地基处理提供系统的工程地质资料和详细的技术参数，也就是说对岩溶地区的岩土工程勘察钻探将会直接影响到工程的整体进度、质量和安全问题，所以加强对岩土工程勘察钻探技术的研究，对确保工程质量有着十分重要的意义。

2、岩溶地区岩土工程勘察钻探存在的问题

由于岩溶的作用使得这个岩溶地区的岩土工程条件相对会恶劣很多，目前，整个工程勘察钻探工作中容易存在的问题有：

1）进行钻探工作时，由于溶洞洞顶、洞身及洞底的压力不同，容易导致钻头机具变形，同时会增加机械核心部件损坏的机率。进而影响钻探质量和准确性。

2）对一些裸露或者半裸露的大面积岩溶地区，往往容易在钻孔时出现漏水的现象。而在岩溶低洼地区，往往容易出现涌水的现象，使得钻孔无法用泥浆来封堵。出现特大涌水时止水难度更大。

3）若岩溶地区岩土层的倾斜角度很大或者层理软硬交错，如果仍然采用普通的钻探工艺，容易产生斜孔，直接影响到整个钻孔的质量。碰到一些易碎带溶洞位置时，采用普通的钻探工艺将会使岩芯采取率低，进而影响到地质分析人员对底层划分的准确性。

4）设备问题，如果钻机的配置出现问题，不能满足钻探技术对设备要求，或者设备陈旧，性能不够优良，容易导致一些意外状况，使得周期延长。如果设备在安装时，没有考虑到岩溶地区的稳定性，在施工时整个设备强烈振动的作用下，设备的冲洗液将会把整个盖层冲蚀，导致地基失去稳定性，出现下陷甚至设备沉入井坑的现象。

5）除地质、设备等因素，操作方法也是重要一环。不正确的操作方法导致钻芯掉块、机具脱扣等现象，将会前功尽弃。

3、岩溶地区岩土工程勘察钻探问题的针对性建议

3.1、制定严密的勘察钻探计划

在对岩溶地区进行岩土工程勘察钻探工作之前，首先必须对岩溶地区地质状况的资料进行详细的分析，并做出详细的勘察钻探计划、钻探工艺和适合该地区的钻探施工方案。在方案中还要阐明，施工过程中可能会出现的问题，以及针对这些问题该如何处理。这样做是为了提高工作效率，处理钻探工作的中的常见问题时将会得心应手，不会手忙脚乱。

3.2、勘察钻机设备配置状况

勘察钻机的设备配置工作是整个钻探施工的关键点，选用优秀的、合理的钻机设备，有利于提高工程勘探的质量，保证钻探施工的顺利进行。钻机在选择和配置时，必须全面考虑工程所在岩溶地区的地质特征，使钻机设备无论是在技术参数还是性能方面上都要满足工程钻探的基本要求。还应该根据不同的岩土层组成配备适合的合金钻头、金刚石钻头或复合片钻头，以及不同管径的套管。最好再配备必要打捞工具以及黏土粉，以备不时之需。开工前还要对每台钻机的材料是否齐全进行检查，保证材料齐全才可以进行施工。

3.3、钻探施工现场处理

受岩溶地区地质条件的影响，地面通常都会有倾斜的现象，往往会导致勘察钻探设备安装不平整，容易出现斜孔的问题，所以在开钻前，应对场地进行平整并注意钻机的调平。最好再对机座平台和地面进行加固，来保证钻机在钻探前和钻探过程中始终保持稳定，避免倾斜、移动等情况的发生。

3.4、常见事故的处理

进行钻探工程时，如果出现事故必须尽快处理，防止事故的恶化，消耗大量的人力财力。在岩溶地区进行钻探时，避免出现施工时机械振动加上土层的不稳定，导致冲洗液把松散覆盖层冲蚀，地表发生塌陷。针对这种情况，应在开钻时下好井口套管来进行预防；钻孔内土层取出后，表层松散的覆盖层沿着溶蚀沟槽往钻孔内移动，会导致地表塌陷现象。因此应在钻探完成后及时封孔；当钻孔击穿溶洞顶板、空洞顶板或者岩层裂隙的连通性好，可能会导致漏浆、漏水现象。如果漏浆、漏水情况不严重，可以通过增大循环水和在泥浆中添加锯末、护壁剂等方法来处理。如果漏浆、漏水情况很严重，需及时采用套管跟进、多层套管和变径钻进等方法止漏。如果漏浆、漏水情况严重到来不及处理，必须立刻进行钻机撤离，避免地陷导致钻机倾覆；发生卡钻情况时，要在保持循环水供给的情况下，缓慢旋转并提升钻具。如果还不能有效的解决问题，利用吊锤反打法缓慢提钻；当岩层中多裂隙、溶洞，或者钻进遇构造破碎带、接触变质带，以及取出的岩芯数量、质量上不满足地质勘探的要求时，都应采取相应的措施，适当减少回次进尺，或者在防止发生烧钻事故的前提下，采用合金干钻钻进，以提高岩芯的采取率。最后，施工中要随时观察场地的变化情况，保证人员安全和机具安全。

3.4、提高钻机操作人员的水平

再优秀、配制再高的设备，操作技术不到位也无法发挥它的优势。岩土工程勘查过程中，操作人员的操作水平直接影响到勘察钻探的质量，因此，进行钻探勘查工作前，必须对钻机操作人员进行必要的专业培训，可以提高钻机操作人员的操作水平，使操作更加规范。同时在勘查钻探的过程中应全程进行监督，防止疏漏，保证整个工作能顺利进行。

4、岩溶地区岩土工程勘察钻探操作工艺

目前在岩溶区的主要钻探方法是：双管单动钻进、双管双动钻进、回转全断面取芯钻进等，操作工艺复杂都相对较复杂。

4.1、泥浆护壁回转钻进工艺

能全面满足20米-150米的各种松散土层和岩石层和岩土工程勘察深度的要求，此工艺用途也比较广泛。配合泥浆护壁施工，具有施工简单、施工效率高的特点，缺点是该方法必须使用冲洗液，不适用于采取地下水位以上的天然状态原状土样。对成分复杂的杂填土和砂土等土层进行采样时消耗较大，容易漏掉厚度较小的砂土层，且岩芯采取率较低。

4.2、勺型钻锤击干法掏土钻进工艺

此法主要采用重锤孔内锤击，勺型钻取土，所以该工艺用途广泛，适用于20米以上得土层、砂层以及粒径较小的卵砾石土层，特别是地下水位以上且不允许用冲洗液的情况。配合套管护壁施工，具有施工简便、岩芯采取率高、施工效率高的优点，缺点是该方法的钻探深度有限，而且对土层有很大的扰动。

5、结束语

因为岩溶地区的岩土地质特征，导致了工程的不确定性，而且不同的场地，地质环境条件是存在很大的差异，所以岩溶地区的岩土工程勘察钻探技术就显得尤为重要。在不同区域要根据现场的实际情况和具体的勘察任务，选择合理可行的钻探方法，必要时还可以采用多种钻探方法组合的形式，通过合适的钻探方法，达到对岩溶地区进行岩土工程勘察钻探的目的，为之后的工程打下好的基础。施工过程中，应控制好钻井设备、施工方法、环境等因素，加强对岩土工程勘察钻探的监督和管理，并进行不断的研究和创新，努力使岩溶地区的岩土工程勘查钻探技术提高到一个新的高度。

【参考文献】

[1]张志勇.岩溶区地质勘察技术研究[J].中国勘察设计，2011.4

[2]赵广辉. 岩溶地区岩土工程勘察钻探质量控制[J]. 广东建材，2011.2

[3]岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）.中国建筑工业出版社.2009.

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