巖土工程勘察中巖溶水文地質(zhì)問題分析

蘇穎

摘 要：隨著我國經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，鐵路、公路、房建、水利項目中的巖土工程越來越多。巖土工程施工必須合理使用勘察鉆探技術(shù)。但是，有些巖土工程處于巖溶地區(qū)，對勘察鉆探技術(shù)的要求非常高，要求選用適合當?shù)氐刭|(zhì)條件的勘察鉆探技術(shù)，否則會直接影響項目工程的順利進行和勘察結(jié)果的準確性?？梢姡瑤r溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)的應用非常重要。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察;巖溶水文地質(zhì);問題;措施

1巖溶地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件分析

該工程的主要勘察區(qū)域，為石灰?guī)r巖溶區(qū)，且類型為覆蓋型，巖溶區(qū)石灰?guī)r的上層直接覆蓋了第四系地層，發(fā)育巖溶、土洞、構(gòu)造帶以及軟土層等，另外通過地下水勘探，發(fā)現(xiàn)地下水活動較為頻繁，周邊有較為明顯的暗河通道;覆蓋層大多為卵石層，其分布狀態(tài)以及厚度具有較為明顯的變化趨勢。綜合整體的地理環(huán)境來看，工程條件以及水文地質(zhì)條件較為復雜，結(jié)合實際情況進行勘探之后，決定擬建建筑物的地基基礎(chǔ)，利用鉆孔灌注樁作為主要的地基結(jié)構(gòu)，持力層為最下方的石灰?guī)r層。為了進一步了解整體區(qū)域內(nèi)的巖溶發(fā)育情況，有效確定樁基長度、嵌巖深度以及樁徑，選擇鉆探的方式進行區(qū)域勘探。

2巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)的實踐應用

2.1施工準備

任何一項施工進行之前都必須做好準備工作，勘察鉆探工作也是一樣。巖溶地區(qū)的巖土工程進行勘察鉆探施工之前，應當做好以下準備工作：1）從巖溶地區(qū)具體情況出發(fā)，考量巖土工程的具體要求，編制詳細的勘察鉆探施工方案，結(jié)合巖土工程的巖溶發(fā)育狀態(tài)做出準確的預測，確保勘察工作順利進行。2）在施工前，要對實際鉆探技術(shù)人員進行崗前培訓，使其熟悉工作流程，掌握相應的鉆探技術(shù);另外要對其進行鉆探安全教育，以提高施工安全性，確?？辈煦@探安全可靠。3）分析鉆探要求和目的，根據(jù)巖土工程的要求選擇合適的鉆探設(shè)備，配備相應的配套設(shè)施，為施工做好硬件方面的準備。

2.2地質(zhì)測繪與調(diào)查

測繪從本質(zhì)上看是在現(xiàn)有地形圖、地質(zhì)圖的基礎(chǔ)上，將工程所在地的全部地質(zhì)要素描述出來，包括地形、地貌、構(gòu)造等等。在地質(zhì)調(diào)繪階段，有三種比例尺應用較為頻繁。在可行性研究勘察中，多采用1∶50000～1∶5000的比例尺;在初勘時期，多采用1∶10000～1∶2000的比例尺;在詳勘階段，多采用1∶2000～1∶500的比例尺。若工作中需要對影響范圍較大的地質(zhì)單位進行測繪，還可適當增加比例尺，使測繪誤差能夠始終控制在3mm以內(nèi)。在地質(zhì)調(diào)查方面，重點對工程所在地的地形地貌聯(lián)系進行調(diào)查，并對不同地貌單元進行劃分;調(diào)查現(xiàn)場地下水埋深、分布與補齊情況;調(diào)查現(xiàn)場巖土特點，其是否存在特殊土;調(diào)查工程所在地的水文、氣象資料，是否存在影響工程開展的不良因素，如滑坡、巖溶、泥石流等。

2.3黏性土勘察鉆探技術(shù)

在巖溶地區(qū)進行巖土工程施工時，通常會遇到黏性土地層。為保證勘察質(zhì)量，需注意以下2點：

1）施工隊必須強化對勘察階段的監(jiān)理，全面落實旁站、巡視、平行檢驗等工作。

2）要選擇合適的鉆進工藝，常用的有飽和回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)、沖擊鉆進技術(shù)，盡量避免對土層擾動和沖刷，提升采芯率，進而收集更完整的鉆探資料，真實反映土層情況。

2.4卵石層勘察鉆探技術(shù)

通常情況下，對巖溶地區(qū)卵石層進行勘察鉆探時，需注意以下幾個問題：

1）如果卵石層相對較厚，通常選用以旋轉(zhuǎn)鉆進和沖擊鉆進為主的鉆探方式，一般會采用跟管鉆進方式對護壁進行處理，在保證鉆探順利進行的同時提升勘察效果，從而獲取更加準確的數(shù)據(jù)。

2）當卵石層厚度很大而粒徑卻比較小的時候，因為卵石層本身孔隙率大、顆粒間粘結(jié)度差，很可能會發(fā)生井壁坍塌問題。為此，前期應投入一些黏土球，采用杵搗的方式，使黏土進入卵石之間提升孔井壁的穩(wěn)定性，也能更有效地鉆探到地層巖芯，且保證巖芯的質(zhì)量。

3）如果卵石層的厚度大、粒徑也大，進行跟管鉆進的時候需要使用植物泥漿，其粘度較大，可對泥漿泵的泵量進行控制。此外，要使用合適的鉆頭，利用半和式的雙管以回轉(zhuǎn)鉆的方式進行鉆探。此時，技術(shù)人員一定要熟悉該地區(qū)的地質(zhì)條件以及踏勘情況，并能做出準確判讀，根據(jù)實際情況選用最合適的方式施鉆，提高巖芯采取率，進而提高鉆探質(zhì)量。另外，還要避免孔壁坍塌，防止發(fā)生嚴重的孔內(nèi)事故。

2.5泥球護壁聯(lián)合套管法

若存在溶槽、溶洞以及溶溝等情況，可以通過局部灌漿的方式填充溶洞，來提升后期鉆進以及施工穩(wěn)定性。例如，本工程選擇了泥球護壁聯(lián)合套管法進行施工，主要針對存在較多巖溶裂隙的區(qū)域，原有的黃土以及膨潤土的填充效果不佳，便可以將濕粘土球下到孔內(nèi)，鉆具下入過程中，上下進行擠壓，在下降的過程中，會將所有的泥球擠到周邊的縫隙中，從而形成泥漿，再通過掃孔作業(yè)，有效增強護壁保護力度。

若溶洞中的填充物較少或者大部分填充物為流塑型，質(zhì)地較為松散時，那么在鉆進期間會對周邊地層形成較大擾動，可能會出現(xiàn)塌孔以及卡鉆等情況。因此在該過程中必須要配合撈渣作業(yè)，為了增強撈渣效率，可以下入第一級套管，然后利用錘擊套管的方式，配合鉆進作業(yè)，達到最大深度。

2.6現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測

將現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，可對原設(shè)計參數(shù)進行核對和優(yōu)化，積累更多經(jīng)驗，為巖土工程的開展提供更多支持。檢驗與監(jiān)測工作需在不同時段內(nèi)開展，有在施工階段，有在工程交付后的運營階段。當前科技飛速發(fā)展，越來越多先進技術(shù)被應用到巖土工程中。例如，工程地質(zhì)測繪制圖、地質(zhì)綜合分析等工作陸續(xù)采用了GIS、GPS、PS等技術(shù)，且地質(zhì)雷達、物理層成像技術(shù)等也逐漸在勘探階段普及應用。

2.7軟土層的勘察鉆進技術(shù)

針對軟土層進行鉆進，不論使用任何鉆進方法，都要保證快速的進尺速度。如果遇到土洞或土洞填充物，可能出現(xiàn)掉鉆問題，具體表現(xiàn)為：鉆具不能繼續(xù)加壓，不能轉(zhuǎn)動時有自重狀態(tài)的孔自動下落。由于淤泥質(zhì)土塑性不好，土質(zhì)松軟，提鉆之后可能會出現(xiàn)孔內(nèi)縮徑問題。在進行二次下鉆的時候就達不到原來的深度。

土洞沒有填充物或者填充物較少時，土洞內(nèi)留有一定空間，在二次下鉆時就會出現(xiàn)偏移原孔位的問題。如果土洞中填滿了填充物，土洞緊密連接下部的灰?guī)r，鉆進此層之后，孔內(nèi)會出現(xiàn)多處漏水或者全泵量漏水。此時，地下水位會快速發(fā)生變化，可能會出現(xiàn)孔壁坍塌問題。針對這種情況，在軟土層鉆進過程中，應使用肋骨鉆頭使孔徑變大，鉆探到軟土后應快速設(shè)置套管來保護孔壁。

2.8打造最靈活的調(diào)整方案

巖溶地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)以及外界環(huán)境具備較強的多變性，在實際的勘察鉆探施工過程中，可能會出現(xiàn)較多的臨時風險，針對這些問題要及時制定前期預控方案，并且綜合既有的工程類案例進行經(jīng)驗總結(jié)。例如在對巖溶發(fā)育基巖進行鉆探時，必須要了解整體施工環(huán)境的地層地貌，準確計算巖心采樣率。若鉆探過程中出現(xiàn)了泥漿流失或者埋鉆和燒壞鉆頭等現(xiàn)象，必須及時調(diào)整方法。方法調(diào)整需要結(jié)合具體的環(huán)境巖層結(jié)構(gòu)以及土壤成分進行分析，這樣才可以為整體工程的有效推進提供根本保障，也能夠保障人員以及機械的安全。

結(jié)論

綜上所述，當前許多巖土工程都在巖溶地區(qū)開展，其地質(zhì)條件較為復雜，施工難度較大，在勘察鉆探期間，應做好地質(zhì)測繪與調(diào)查、工程勘探、采取試樣、現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測等工作，并結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況選擇相應的勘察鉆探技術(shù)，制定基礎(chǔ)工程施工方案等，提升巖土工程勘察質(zhì)量與效率，為項目實施與工程建設(shè)提供強大的支撐，在保證工程質(zhì)量前提下確保如期完工，最大限度地減少工程成本，以獲得較高的經(jīng)濟與環(huán)境效益。

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