勘察钻探技术在岩溶地区岩土工程的应用

台沐礼　盛磊

摘 要：对岩溶地区的岩土工程进行勘察有着极其重要的意义，主要是对岩溶的发育情况进行了解，预防次生灾害的发生。而在岩溶地区岩土工程勘察的过程中与之相关的钻探技术自然而言成了勘察的关键所在，因此，本文就对钻探过程中的施工工艺以及成孔工艺技术进行了分析和探讨，以此希望对相关人员提供必要的帮助。

关键词：勘查；钻探技术；岩溶地区；岩土工程

在熔岩地区中，因为其地质条件的复杂性导致钻探的效率极低，且极其容易发生事故，给钻探工作带来了巨大的压力和阻力。而在大型建筑物的钻探过程中，在沿途工程条件认识不足，在钻探施工不合理的情况下，则可能出现多次更改钻探技术的情况，不仅为勘探工作的继续进行埋下了隐患，而且会造成严重的经济损失。

一、背景地质环境条件

在石灰岩岩溶中，龙岩盆地是一种覆盖性岩溶区，通常情况下是第四系地层直接覆盖于石灰岩上，且岩溶、土洞、构造带、软弱土层较为发达，并且与之相关的地下水活动也较为频繁和丰富，在工程地质和水文地质等众多方面都表现出了特殊的复杂性。

而在岩溶地区进行工程建设时，在进行建筑物的基础方案的拟建过程中，应该对基础进行冲孔灌注桩，而持力层则应该选用下部石灰岩。另外，在冲孔灌注桩的桩端持力层的石灰岩也应该具备一定的厚度、完整性，并没有岩溶分布。此外，还应该对发育规律、基本形态、规模大小、洞体顶底板埋深、充填情况和岩石完整性进行查明，进而对桩基的桩长、桩径、嵌岩深度等进行确定，而在施工勘查的设计阶段中，勘探方法也一般为钻探，而钻孔也应该逐桩布置。

在现今的岩溶地区岩土工程勘查钻探过程中，还存在诸多有待解决的问题，比如对岩土工程地质条件复杂性认识不足、在钻探施工前没有指定合理有效的钻探技术方案各钻孔结构、在施工过程中出现多次钻探技术手段变更等。不仅严重影响了勘察质量，而且严重影响了钻探效率，另外，也给施工过程中造成了严重的安全隐患和经济损失。

二、工程地质钻探的目的和方法

在通常情况下，想要获取岩土工程的基礎资料，那么工程地质勘察钻探也就成了最基本手段。具体而言，一般通过钻机通过钻具从地表向地下钻进，形成圆柱形钻孔，并通过钻孔的不同深度来获取不同的岩芯，从而获得岩样、土样、水样。而最终的目的是通过岩样、土样、水样勘查来鉴定岩土的性质，从而确定底层的埋藏厚度和深度，进而取得符合质量要求的试样和原位测试，并对钻进深度范围内的地下水情况进行查明，继而在工程地质评价和岩土工程设计以及建筑物的基础设计中提供依据。就目前的实际情况而言，在工程地质勘查中，回转钻探、冲击钻探、振动钻探、冲洗钻探是现今钻探的主要方法。而在进行钻探方法的选择时，则应该根据底层的特点和钻探方法所具有的特性进行，既要保证底层鉴别的精度，同时对地下水也要有一定的了解，最大程度的避免或减轻取样层的扰动。

三、龙岩盆地的主要岩土工程地质条件

1、地形地貌的条件

就龙岩盆地的地形地貌而言，一般属于河流堆积地，可分为一级、二级堆积接地，其地形的起伏在一般情况下也不大。

2、岩土体特征

在龙岩盆地中，岩土一般可分为以下七种，而相应的岩土体特征也可分为七种，即：

（1）杂填土。该土体的状态一般比较松散，组成物一般是人工堆积物和粘性土。

（2）粉质黏土。一般为灰黄色且呈可塑状态。

（3）淤泥质土。该土体状态一般呈现出流塑和软塑，其中含有机质和腐烂木块。

（4）卵石。该土体状态处于稍密到中密之间，大小在30毫米到150毫米之间。

（5）含角砾碎石粉质黏土。该土质属于可塑状态，并在局部呈现出软塑状态，另外在部分地段还夹有石块。

（6）含角砾沙粉质黏土。该土体的状态一般呈现为流塑状态且土质极其松软。

（7）中风化石灰岩。该土体表现出的状态一般为中风化到微风化状态之间，岩石较为坚硬，相关的完整性也较好。

3、地下水

在上部分，主要为第四系空隙潜水，其中主要含水层位卵石，具有极强的富水性。而下部分，则为石灰岩岩溶地下水，其特点主要表现在承压、富水性较强。

四、钻探施工前的准备

在正式施工开始前，应该对施工现场的环境条件和勘查任务进行钻探施工设备和技术的准备，就具体而言，如下：

1、设备和材料的准备

在工程勘察钻孔中，根据需要，所以钻孔的深度一般较浅，其中采用的钻探设备也一般为XY-100、GXY-150型液压钻机。在此过程中需要注意是，在开始钻探前应根据不同口径、规格对钻具、套管、普通岩芯管、双层岩芯管、合金钻头等一系列配套设备进行准备[1]。

2、钻探技术的准备

在通常情况下，在进行钻探施工技术准备是，不仅要对岩土工程勘察的基本要求进行满足，而且还要对快速有效的穿越第四系覆盖层等难点层中可能出现的问题进行预测，并相应做好钻进方法、钻进结构、套管程序、堵漏等一些应对措施，并相应做好钻探工人技术培训和技术交底工作。

五、不同底层的钻探施工技术

1、粘性土钻进技术

在该种土质钻进技术中，在刚开孔后的前几次中，一般采用锤击的方式进行钻进，而要进行其他试样或原位测试，其钻孔的方式则采用回转钻或泥浆护壁回转来进行钻进，并在必要的情况下采用套管护壁。具体而言，回次进尺在小于两米的情况下可满足分层精度。

2、卵石层钻进技术

在对卵石层进行钻进时，所采用的技术可从五个方面进行分析，即：

（1）在卵石厚度不大的情况下，则采用回转钻进或泥浆护壁回转钻进，并在卵石钻穿的情况下，将套管打入钻孔内，以起到保护孔壁的作用。

（2）在卵石厚度较大且密实度较高的情况下，所采用的钻进方式为回转钻进。在通常情况下，因为在卵石层中都可能存在地下水，所以卵石之间的空隙也可能较大，进而也就导致漏水、空壁坍塌的情况时有发生，而面对这种情况，通常是在孔壁中加入黏土，进而对空壁起到暂时性保护的作用。另外，因为卵石层的状态一般处于中密度到密实状态，所以也就导致粒径较大，局部含有漂实的情况较为常见，所以在套管击入的过程中所产生的阻力比较大，一般采用壁厚的套管，并用重锤击入方式更加有效。

（3）在卵石层的粒径较大或含有漂石的情况下，在卵石之间会出现空隙，胶结程度也较差，所以一般都采用回转钻进的方式进行钻进，而当遇到较大卵石粒径的情况下，则可能出现卵石与钻具同时旋转的可能，所以此时较好的方法则采用加大泥浆浓度、加大钻机压力等方法可以起到较好的效果。

（4）在钻孔中击入套管后，在套管中可能残留卵石，而才采用回转钻进的方法进行钻进时，就可能导致个别卵石卡在岩芯管和套管之间的情况，进而导致套管跟随岩芯管旋转的可能，而在采用正丝的情况下，也可能导致丝扣滑脱的现场产生。而面对丝扣滑脱的情况，则可采用在接头处电焊套管的方式进行加固。

（5）厚壁岩芯管击入钻探方法。在采用该种方法的情况下，无论卵石的厚度如何，但进尺到达卵石层后，都可直接采用后壁岩芯管，并用重型吊锤反复击入的方式达到钻进的效果。

结束语：

综上所述，因为熔岩地区地质条件的限制，其不仅施工条件复杂，而且地质条件也较为复杂，若想要在熔岩地区做好岩土勘察工作，那么就应该结合实际情况，进行针对性的选择钻探技术。

参考文献：

[1]焦德全.岩溶地区岩土工程勘察钻探的质量控制研究[J].科技与企业，2012，11：245.

[2]徐云鹏，郭充，朱挺，林圣明.岩溶地区岩土工程勘查钻探技术的研究[J].城市建设理论研究（电子版），2015（10）.

[3]杨伟超，张文超.岩土工程中基础地质勘察技术的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2016（11）.