岩土工程勘察中岩溶水文地质问题分析

苏颖

摘 要：随着我国经济水平的快速发展，铁路、公路、房建、水利项目中的岩土工程越来越多。岩土工程施工必须合理使用勘察钻探技术。但是，有些岩土工程处于岩溶地区，对勘察钻探技术的要求非常高，要求选用适合当地地质条件的勘察钻探技术，否则会直接影响项目工程的顺利进行和勘察结果的准确性。可见，岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用非常重要。

关键词：岩土工程勘察;岩溶水文地质;问题;措施

1岩溶地区地质环境条件分析

该工程的主要勘察区域，为石灰岩岩溶区，且类型为覆盖型，岩溶区石灰岩的上层直接覆盖了第四系地层，发育岩溶、土洞、构造带以及软土层等，另外通过地下水勘探，发现地下水活动较为频繁，周边有较为明显的暗河通道;覆盖层大多为卵石层，其分布状态以及厚度具有较为明显的变化趋势。综合整体的地理环境来看，工程条件以及水文地质条件较为复杂，结合实际情况进行勘探之后，决定拟建建筑物的地基基础，利用钻孔灌注桩作为主要的地基结构，持力层为最下方的石灰岩层。为了进一步了解整体区域内的岩溶发育情况，有效确定桩基长度、嵌岩深度以及桩径，选择钻探的方式进行区域勘探。

2岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的实践应用

2.1施工准备

任何一项施工进行之前都必须做好准备工作，勘察钻探工作也是一样。岩溶地区的岩土工程进行勘察钻探施工之前，应当做好以下准备工作：1）从岩溶地区具体情况出发，考量岩土工程的具体要求，编制详细的勘察钻探施工方案，结合岩土工程的岩溶发育状态做出准确的预测，确保勘察工作顺利进行。2）在施工前，要对实际钻探技术人员进行岗前培训，使其熟悉工作流程，掌握相应的钻探技术;另外要对其进行钻探安全教育，以提高施工安全性，确保勘察钻探安全可靠。3）分析钻探要求和目的，根据岩土工程的要求选择合适的钻探设备，配备相应的配套设施，为施工做好硬件方面的准备。

2.2地质测绘与调查

测绘从本质上看是在现有地形图、地质图的基础上，将工程所在地的全部地质要素描述出来，包括地形、地貌、构造等等。在地质调绘阶段，有三种比例尺应用较为频繁。在可行性研究勘察中，多采用1∶50000～1∶5000的比例尺;在初勘时期，多采用1∶10000～1∶2000的比例尺;在详勘阶段，多采用1∶2000～1∶500的比例尺。若工作中需要对影响范围较大的地质单位进行测绘，还可适当增加比例尺，使测绘误差能够始终控制在3mm以内。在地质调查方面，重点对工程所在地的地形地貌联系进行调查，并对不同地貌单元进行划分;调查现场地下水埋深、分布与补齐情况;调查现场岩土特点，其是否存在特殊土;调查工程所在地的水文、气象资料，是否存在影响工程开展的不良因素，如滑坡、岩溶、泥石流等。

2.3黏性土勘察钻探技术

在岩溶地区进行岩土工程施工时，通常会遇到黏性土地层。为保证勘察质量，需注意以下2点：

1）施工队必须强化对勘察阶段的监理，全面落实旁站、巡视、平行检验等工作。

2）要选择合适的钻进工艺，常用的有饱和回转钻进技术、冲击钻进技术，尽量避免对土层扰动和冲刷，提升采芯率，进而收集更完整的钻探资料，真实反映土层情况。

2.4卵石层勘察钻探技术

通常情况下，对岩溶地区卵石层进行勘察钻探时，需注意以下几个问题：

1）如果卵石层相对较厚，通常选用以旋转钻进和冲击钻进为主的钻探方式，一般会采用跟管钻进方式对护壁进行处理，在保证钻探顺利进行的同时提升勘察效果，从而获取更加准确的数据。

2）当卵石层厚度很大而粒径却比较小的时候，因为卵石层本身孔隙率大、颗粒间粘结度差，很可能会发生井壁坍塌问题。为此，前期应投入一些黏土球，采用杵捣的方式，使黏土进入卵石之间提升孔井壁的稳定性，也能更有效地钻探到地层岩芯，且保证岩芯的质量。

3）如果卵石层的厚度大、粒径也大，进行跟管钻进的时候需要使用植物泥浆，其粘度较大，可对泥浆泵的泵量进行控制。此外，要使用合适的钻头，利用半和式的双管以回转钻的方式进行钻探。此时，技术人员一定要熟悉该地区的地质条件以及踏勘情况，并能做出准确判读，根据实际情况选用最合适的方式施钻，提高岩芯采取率，进而提高钻探质量。另外，还要避免孔壁坍塌，防止发生严重的孔内事故。

2.5泥球护壁联合套管法

若存在溶槽、溶洞以及溶沟等情况，可以通过局部灌浆的方式填充溶洞，来提升后期钻进以及施工稳定性。例如，本工程选择了泥球护壁联合套管法进行施工，主要针对存在较多岩溶裂隙的区域，原有的黄土以及膨润土的填充效果不佳，便可以将湿粘土球下到孔内，钻具下入过程中，上下进行挤压，在下降的过程中，会将所有的泥球挤到周边的缝隙中，从而形成泥浆，再通过扫孔作业，有效增强护壁保护力度。

若溶洞中的填充物较少或者大部分填充物为流塑型，质地较为松散时，那么在钻进期间会对周边地层形成较大扰动，可能会出现塌孔以及卡钻等情况。因此在该过程中必须要配合捞渣作业，为了增强捞渣效率，可以下入第一级套管，然后利用锤击套管的方式，配合钻进作业，达到最大深度。

2.6现场检验与监测

将现场检验与监测数据对比分析，可对原设计参数进行核对和优化，积累更多经验，为岩土工程的开展提供更多支持。检验与监测工作需在不同时段内开展，有在施工阶段，有在工程交付后的运营阶段。当前科技飞速发展，越来越多先进技术被应用到岩土工程中。例如，工程地质测绘制图、地质综合分析等工作陆续采用了GIS、GPS、PS等技术，且地质雷达、物理层成像技术等也逐渐在勘探阶段普及应用。

2.7软土层的勘察钻进技术

针对软土层进行钻进，不论使用任何钻进方法，都要保证快速的进尺速度。如果遇到土洞或土洞填充物，可能出现掉钻问题，具体表现为：钻具不能继续加压，不能转动时有自重状态的孔自动下落。由于淤泥质土塑性不好，土质松软，提钻之后可能会出现孔内缩径问题。在进行二次下钻的时候就达不到原来的深度。

土洞没有填充物或者填充物较少时，土洞内留有一定空间，在二次下钻时就会出现偏移原孔位的问题。如果土洞中填满了填充物，土洞紧密连接下部的灰岩，钻进此层之后，孔内会出现多处漏水或者全泵量漏水。此时，地下水位会快速发生变化，可能会出现孔壁坍塌问题。针對这种情况，在软土层钻进过程中，应使用肋骨钻头使孔径变大，钻探到软土后应快速设置套管来保护孔壁。

2.8打造最灵活的调整方案

岩溶地区的地层结构以及外界环境具备较强的多变性，在实际的勘察钻探施工过程中，可能会出现较多的临时风险，针对这些问题要及时制定前期预控方案，并且综合既有的工程类案例进行经验总结。例如在对岩溶发育基岩进行钻探时，必须要了解整体施工环境的地层地貌，准确计算岩心采样率。若钻探过程中出现了泥浆流失或者埋钻和烧坏钻头等现象，必须及时调整方法。方法调整需要结合具体的环境岩层结构以及土壤成分进行分析，这样才可以为整体工程的有效推进提供根本保障，也能够保障人员以及机械的安全。

结论

综上所述，当前许多岩土工程都在岩溶地区开展，其地质条件较为复杂，施工难度较大，在勘察钻探期间，应做好地质测绘与调查、工程勘探、采取试样、现场检验与监测等工作，并结合区域实际情况选择相应的勘察钻探技术，制定基础工程施工方案等，提升岩土工程勘察质量与效率，为项目实施与工程建设提供强大的支撑，在保证工程质量前提下确保如期完工，最大限度地减少工程成本，以获得较高的经济与环境效益。

参考文献：

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[2]刘静.岩土工程勘察的钻探技术措施[J].西部探矿工程，2019，27（9）：2.

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