巖溶地區(qū)巖土工程勘察技術(shù)的應(yīng)用分析

王 瀟，宋文杰，張 超，李 旋

（1.湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，湖北 武漢 430051；2.湖北省城建設(shè)計院股份有限公司，湖北 武漢 430051）

0 引言

在特殊性非常高的巖溶地區(qū)進行巖土工程勘察時，必須準確判斷當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，仔細區(qū)別黏土層、石灰?guī)r、軟土層、卵石層，選擇相應(yīng)的鉆探技術(shù)，才能提高鉆探效率，保證勘察準確性，更好地保證鉆探效果。

1 巖土工程鉆探勘測的目的

搖滾樂地質(zhì)研究為直接實現(xiàn)土木工程項目的初步數(shù)據(jù)采集奠定了基礎(chǔ)，從而為基于土木工程項目的建筑工程和項目實施提供了良好的基礎(chǔ)。這是一種深井鉆井研究，其中土制鉆機從地球鉆探到地球，以捕捉鉆尖各種巖石姿態(tài)的地質(zhì)條件和特征，包括巖石質(zhì)量、土壤深度以及厚度和地下蓄水層。土木工程研究的技術(shù)進步是土木工程建設(shè)和建筑基礎(chǔ)建設(shè)實施、基礎(chǔ)設(shè)施項目實施和地質(zhì)評價的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。深海研究具有很高水平的鉆井技術(shù)，直接影響著整個土木工程研究的質(zhì)量和效率[1]。

2 巖溶地區(qū)巖土工程勘察的主要方法

基于上述土木工程研究目標和巖層行業(yè)鉆孔特征分析，深海研究中常用的鉆孔分析技術(shù)主要包括各種旋挖鉆法、沖擊鉆法、振動鉆法、沖孔法等。此外，轉(zhuǎn)子孔不包括鉆軸或螺旋鉆柱、鉆軸、鉆軸等。沖擊孔包含一個沖擊孔和一個蝸桿。因此，在選擇具體應(yīng)用于土木工程研究的鉆探方法時，有必要結(jié)合各土木工程區(qū)域的土壤特征及其鉆探分析方法的有效性，準確把握區(qū)域的地理分布及其地下水狀況，以有效地進行鉆探土地研究，避免在鉆探分析中對巖層結(jié)構(gòu)進行樣品級干擾[2]。

3 巖土工程勘察鉆探技術(shù)的作用

我國地域遼闊，地質(zhì)復(fù)雜，部分建筑施工項目處于巖溶地區(qū)。巖溶地區(qū)巖土工程項目實施時，首先要設(shè)計完善的鉆探計劃，運用現(xiàn)代化勘察鉆探技術(shù)探取準確的地質(zhì)資料，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。其次，在巖溶地區(qū)巖土工程施工前，相關(guān)人員一定要全面評價地層外結(jié)構(gòu)的巖土物理學(xué)性質(zhì)，深入了解所在區(qū)域的巖溶分布形態(tài)、發(fā)育情況和發(fā)展狀況，并作出綜合評估，整理詳細的地質(zhì)勘察報告，為設(shè)計施工方案提供參考資料?？茖W(xué)應(yīng)用巖土工程勘察鉆探技術(shù)，可為工程人員詳細了解巖溶地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、水文條件、巖土性質(zhì)、地層實際埋藏深度等情況提供便利，為制定詳細的施工計劃奠定基礎(chǔ)，同時可提升工程項目的穩(wěn)定性和可靠性。巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)比較常見的有三種：螺旋鉆探技術(shù)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)和螺桿鉆定向鉆進技術(shù)。在巖土工程施工過程中，必須從施工所在區(qū)域?qū)嶋H情況出發(fā)，選擇合適的勘察鉆探技術(shù)，確保施工人員安全的同時保證巖土工程的安全性。

4 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(fù)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[3]。

5 巖土工程勘察方法

5.1 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(yīng)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。

5.2 采取試樣

勘察期間，樣品選擇十分重要，將樣本通過室內(nèi)試驗獲得相關(guān)參數(shù)，為場地巖土的定量評價提供數(shù)據(jù)參考。一般多用擾動土樣、原狀土樣、巖石樣作為試驗樣品，且采樣方式較多，可在調(diào)繪期間探坑內(nèi)挖取，也可在勘察作業(yè)中獲得。從根本上看，土樣質(zhì)量優(yōu)劣的評價標準在于樣品是否受到擾動，判斷依據(jù)為樣品的含水率、組織結(jié)構(gòu)、成分等指標，在樣品取樣、運輸、試驗等各階段，均可能出現(xiàn)擾動情況。根據(jù)采樣方式的不同，國內(nèi)將取土器分為貫入式、回轉(zhuǎn)式兩種，并分別作出明確規(guī)定。前者在取樣時，將取土器以壓入或擊入的方式深入土層內(nèi)，此類工具分為敞口和活塞兩種形式，可根據(jù)實際需求進行選擇；后者具有雙層結(jié)構(gòu)，單動適用于軟土層采樣，雙動適用于密度和硬度較大的土層[4]。

6 對巖溶區(qū)不同地層的鉆探施工技術(shù)分析

6.1 軟土地層的鉆探技術(shù)分析

在軟土地層上進行鉆井加工時，由于其土的特殊性質(zhì)，可獲得較好的鉆井加工效果，但有可能由于孔或土充填而導(dǎo)致鉆井問題丟失，從而影響鉆井加工效果。此外，由于泥漿土本身形狀較小，以及軟土特征的影響，在鉆孔時容易出現(xiàn)諸如孔內(nèi)徑等情況，導(dǎo)致第二次鉆孔時孔與原始孔深度不匹配，而由于孔內(nèi)空間導(dǎo)致第二次鉆孔，因此土體不填充或填充較少。因此，在鉆出軟土地層時，必須選擇肋螺栓鉆頭并增加鉆頭直徑，使軟土層進入軟管深度時的強度合理化，并保護孔壁免受鉆削的影響。

6.2 針對巖溶地區(qū)差異選擇技術(shù)形式

（1）保護淺巖層開發(fā)中的填縫質(zhì)量問題?？紤]到早期可能發(fā)生的巖石熔化的可能性很高，技術(shù)人員在求解多層孔時首先應(yīng)用軟塑料。自來水管解決了洞內(nèi)彈珠的問題。在鉆孔中，鉆孔加工按從小到大的順序進行，具體取決于地板部分的復(fù)雜性。如果嵌入了第一條管道，則第二條管道將連接到DN75 的厚套管。一旦鉆架設(shè)置完畢，較大直徑的大型連接桿將復(fù)蓋在上層。然后用兩個金剛石管道來填充孔，并去除所有設(shè)備和額外的巖石[5]。為避免上部構(gòu)造區(qū)巖石的開發(fā)對工程設(shè)計產(chǎn)生局部影響，上部分區(qū)需要進行模具處理，以建立表面與基礎(chǔ)之間的連接，并避免套管連接過程中出現(xiàn)局部裂縫等問題。

（2）鉆入肢體時，要考慮巖層景觀環(huán)境的復(fù)雜性和地下巖層環(huán)境遮擋的嚴重性。為了滿足搖滾樂隊的一般建設(shè)需求，巖層泥巖區(qū)鉆入地球，主要利用巖層落下的特性，實現(xiàn)搖滾樂隊環(huán)境的綜合觀測和自主集成。工程師應(yīng)首先檢查和控制“地板孔”和“頁巖協(xié)會”區(qū)域中的表面粗糙度，以確保周圍沒有表面流動，使用加強筋鉆孔，并通過增加孔直徑使用套管設(shè)置進行鉆孔。

（3）地球的探索和連續(xù)孔?；炷翆油ǔＥc地下水層緊密相連。為了確保土層中的洞口在原始位置與移動的安全距離相匹配，分隔縫墻首先使用套管的附加殼進行鉆孔。為了確保基層的良好實施，需要不斷檢查土壤的部分，對土壤層的管理進行適當?shù)谋O(jiān)督，進行精確的分級微調(diào)，直到土壤完全適應(yīng)所有套管段。

7 巖溶地區(qū)巖土工程勘察質(zhì)量的優(yōu)化策略

7.1 優(yōu)化工程前期方案

在針對嚴重地區(qū)進行巖土工程勘察之前，必須要詳細分析整體工程環(huán)境，在既有資料以及勘察技術(shù)的基礎(chǔ)上，打造具有針對性的鉆探方案及優(yōu)化方案。巖土勘察技術(shù)類型一般分為鉆探、物探、化學(xué)勘探三類，輔以鉆孔電磁波CT、鉆孔數(shù)字攝像等手段進行。應(yīng)當結(jié)合巖溶地區(qū)特點、實際地質(zhì)條件等選擇技術(shù)手段，也可以結(jié)合具體效果進行分析。

7.2 做好地基變形參數(shù)的計算

由于巖溶環(huán)境下的巖體、土體本身承載力較弱，在受到外力影響下，容易出現(xiàn)變形，而變形量大小將決定該地基是否能夠用于工程建設(shè)，因此，結(jié)合實際的工程環(huán)境進行地基變形參數(shù)的計算，能夠為后續(xù)的勘察作業(yè)以及工程施工打好基礎(chǔ)。在進行變形參數(shù)計算時，可以結(jié)合當前的建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范進行操作，但是也要嚴格分析地下是否存在地下水，地下水的存在會直接導(dǎo)致地基形變，存在不可預(yù)見性。尤其是受到季節(jié)性降水的影響，可能會出現(xiàn)較為危險的事故[6]。因此以這些條件作為參考，其壓應(yīng)力取值應(yīng)在200kPa 以上，同時具體的變形量計算要采用取樣方法，先得到其實際壓縮模量，后進行壓縮試驗，得到實際壓力值，最終將壓力值代入計算方法中進行計算即可。

7.3 卵石層勘察鉆探技術(shù)

（1）如果卵石層較厚，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(yīng)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[6]。

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。

7.4 做好勘察報告匯總質(zhì)量控制

勘察報告的核心任務(wù)在于對地質(zhì)勘查過程匯總和分析，把地質(zhì)勘察結(jié)果交由專業(yè)委員會進行審核，在勘察報告匯總過程中，項目部門需要在設(shè)計院的配合下，對報告中的問題進行反饋和處理。地質(zhì)勘察報告質(zhì)量將會給設(shè)計方對工程現(xiàn)場地質(zhì)情況的判斷產(chǎn)生直接影響。為了提高地質(zhì)勘察報告質(zhì)量，可以做好以下3 點工作。①完善信息交流體系，在地質(zhì)勘察報告編制過程中，需要在設(shè)計部門、項目部門、勘察部門的配合下進行信息交流，對于存在的問題，及時找到相關(guān)負責人，并將問題全面處理。②提高對指標的重視度。在專家評審過程中，勘察報告建立的針對性、規(guī)范性、準確性可以作為勘察工作質(zhì)量控制的重點，提高對其重視力度。③提高勘查報告闡述內(nèi)容的嚴謹性和格式的標準性，在質(zhì)保監(jiān)管過程中，對勘察報告規(guī)范性進行檢查，對于不滿足要求的報告，應(yīng)該及時處理和糾正。

7.5 完善市場機制

要想完善市場機制，就要得到行政手段的支持。通過建立市場機制，能夠規(guī)避一些不滿足市場發(fā)展要求的地質(zhì)勘察團隊進入市場中，從而起到優(yōu)化市場秩序的效果。首先，相關(guān)部門及時發(fā)布市場準入標準，對于不滿足要求的地質(zhì)勘察團隊，禁止其進入勘察市場。其次，地質(zhì)勘察項目應(yīng)該具備客觀性、公平性特點，通過細化競標要求，提高專業(yè)地質(zhì)勘察團隊中標率。最后，地質(zhì)勘察工作作為一項比較精細化的工作，地質(zhì)勘探結(jié)果將會給后期工程開展帶來一定影響，所以地質(zhì)勘察團隊在實際工作中，可以邀請一些專業(yè)人士進行指導(dǎo)，對勘察數(shù)據(jù)進行調(diào)查和分析，讓專業(yè)人士對地質(zhì)勘查過程親身示范，提高地質(zhì)勘察團隊專業(yè)水平和能力，防止團隊在實際工作中出現(xiàn)不必要的問題。

8 結(jié)語

綜上所述，為提高市政工程巖土勘察設(shè)計工作質(zhì)量和效率，文章先是對巖土勘察設(shè)計做出了簡要分析，同時探討了現(xiàn)階段市政工程巖土勘察設(shè)計工作存在的主要問題，并以某工程為例，針對巖土勘察設(shè)計工作優(yōu)化措施做出了研究，以此來提高市政工程巖土勘察設(shè)計水平，推動市政工程不斷向好發(fā)展。