岩溶地区岩土工程勘察钻探的质量控制探索

何杰新

（广东省地质局第八地质大队）

我国很多工程在钻探过程中，均会遇到岩溶地层，且岩溶地层具有明显的特殊性，因此在石灰岩地区，工程钻探施工技术中很有可能会出现钻探成本较高、施工效率低、施工质量差等不良现象。对于重要性较高的建筑物，必须对其工程条件进行了解，保障施工质量以及效率。目前，我国在岩溶地区的岩土工程钻探技术已经具有明显的提升，但依然存在较多的不足，合理选择钻探技术非常重要。

1 工程概况及问题

以位于广东省境内某轨道交通大桥岩土工程为例，桥的设计长度为1.9km，在本桥洞的布置方式中，按照逐桩方式进行布孔。按照地理因素分析，整个桥址区属于蚀丘陵区，且地形较为平坦、开阔，地势起伏较小，在桥址两侧为农田、荒地等。在勘察过程中，布设钻孔452个，实际完成钻孔312个，且该地区基岩为泥盆系灰石岩。在该工程勘察过程阶段，仔细分析了地质层结构以及岩土物理学性质，着重于对建筑物影响的岩溶分布、形态、大小、规模，并分析整个地面层的塌陷以及岩溶地下水情况，得出精准数值，确保工程钻探评价结果准确。

1.1 钻探工具出现卡钻以及折断问题

在工程施工中，通过现场水文地质资料及初步勘察阶段资料可知，在钻探过程中很容易出现卡钻以及折断等问题。此类问题将严重影响工程施工效率以及质量，因此必须分析问题出现的原因，以得出合理有效的解决措施［1］。在钻探过程中，如遇到缝隙较大的溶洞时，钻具很容易碰到溶洞内部的原有填充物（溶洞的污泥、溶洞自身的碎石等）导致突然失压出现卡钻问题，如不有效处理，卡钻问题将严重影响钻机的正常运转，当钻机阻力较大或在钻探过程中溶洞自身差异过大时，甚至非常容易出现折断钻杆的事故，影响工程效率［2］。

1.2 钻孔出现漏水问题

针对岩溶地区钻探工程而言，由于岩溶地区为裸露以及半裸露混合岩溶特征，出现较多串珠状溶洞，其钻探过程中很容易出现漏水、地下水位急剧变化、孔壁易坍塌等状况，将会导致在钻探过程中钻孔失去泥浆护壁及返浆功能，影响工程施工效率［3］。

1.3 钻孔偏斜问题

在钻探过程中，如出现岩层角度大，且缝隙层理发育不良情况时，很容易出现钻孔倾斜问题。此外，如相关软土层软硬交错，例如地层包含硅化带等，也很容易导致钻孔出现偏斜的现象。这将导致钻孔工艺无法发挥自身优势，影响钻孔质量，导致整个工程的数值选取及工程后续进展出现问题［4-5］。

1.4 岩土钻芯取样率较低

当岩层出现多溶洞或裂缝等情况时，极有可能会导致岩芯取样率较低的问题。在钻探时，如遇破碎带以及变质带出现性质转化，如碳酸盐岩性质较脆，缺乏取样优势。白云岩和大理岩呈现松散问题时，采用常规的取芯钻探工艺，就会影响到取芯芯样的完整度及采取率，影响地质工程人员进行工程方案的制定，并对整个地质技术的准确性产生不利影响［6］。

1.5 钻探失稳与处理

在钻探过程中，受岩溶地区自身的特性影响，很容易出现钻探场地失稳现象。如不及时处理，将会导致设备安装出现危险［7］。设备安装在较不固定的岩石地区时，施工机器出现震动，有可能会导致出现沉降现象。且地形较为复杂，包含熔蚀面以及裂缝、溶洞破碎、漏失等，导致设备陷入井坑，出现施工危险，相应的钻进效率降低；当遭遇断层破碎带时，如遭遇破碎的硅质灰岩，施工时使用硬质合金钻头进行钻探，将导致钻探效率低，且钻具整体的寿命变短。在钻探过程中，很容易出现漏砂问题，导致时效低［8］。钻进时可采用下套管跟管钻进，也可先用小口径钻进，再大口径扩孔，多次变径，下入多层套管钻进，从而提高效率。

2 问题原因分析

2.1 施工方案总结

在施工方案总结中，必须根据相关的地质特征，结合岩溶方面的共同特点以及经验，总结出相关的施工原因。例如，在相关原因当中，施工方案的编写占据了重要一环。在钻探过程中，必须对相关区域内部进行地质调查，根据现场实际情况进行分析。结合场地自有的特征，编制针对性极强的钻探事故应对方案，以确保正确的诊断工艺，并预测在钻探过程中有可能会出现的问题，进行相关的技术准备［9］。

2.2 钻机设备要求

在工程中，配合合理的钻机设备可以完成钻机功率配置。根据相关的泥浆泵型号等，在相关技术参数以及系统上，满足石灰岩地区工程开展的要求。此外，也可以根据覆盖层中的矿物成分以及相关的岩芯进行分析，以提高钻探完整程度。在分析基岩的裂缝程度以及发育程度中，配备不同钻头。利用普通定制的套管，确保每台钻机配件合理、齐全［10］。

2.3 场地处理

在场地处理中，针对石灰岩地区进行施工时，由于其钻机需要安装至同一平面中，整体安装不平有可能会导致岩面出现倾斜现象。且在后续发展中，很容易出现钻孔偏斜现象。在水上等特殊场景开孔过程中，需要对施工场地进行特殊处理，以保障在钻孔过程中，将钻孔倾斜几率发生概率降至最低，避免产生工作问题。

2.4 相关操作人员的职业水准

在工程开展中，相关操作人员的水准也非常重要。目前，针对各个施工机长以及下属人员，必须进行岗位的提前协调，并根据各人员的职责，进行技术培训以及安全培训，以全面提升相关操作人员的技术水准，降低风险发生，保障经验以及操作规范。在此段施工过程中，管理人员进行监督，以确保后续的施工流程可以精准、合理、有效地完成施工流程。安排管理人员，稳定自身的工作，确保出现的问题得到合理有效的处理。

3 岩溶地区岩土工程勘察技术问题总因统计

（1）卡钻或钻具折断是钻机人员操作水准以及岩石软硬度不均等原因造成的。此问题出现频率约为12.59%。

（2）钻孔漏浆、漏水等是由于溶洞发育不规则，且泥浆配比不合理，导致泥浆护壁效果不佳。其频率较高，为42.22%。

（3）钻孔偏斜问题是由于地基不平，导致整体的施工难度较大。其频率已达48.15%。

（4）岩芯采取率较低是由于岩石破碎，且钢丝卡芯不及时，频率保持在74.08%。

（5）钻探效率较低是长期且较严重的问题，主要原因为根据实际情况采用的分层钻进技术不足，频率达100%。

从整体分析流程可得知，从相关人员测算设备、施工方法等因素入手，可以得出合理的经验以及流程，分析各因素的影响程度，得知影响工程钻探质量的整体分析模式。

4 岩溶地区岩土工程勘察对策分析

4.1 勘察纲要以及施工方案编制

对策分析相关责任人员，以根据整个项目实施过程完成分项工作及组织实施。落实负责人及项目总工程师，检查整体工程实施情况。例如，编制人员的勘察纲要以及技术施工方案，制定详细的钻探方法。由项目施工技术人员完成审定，再对项目组人员进行有效的宣传。在勘查及钻探施工方案中，必须明确整个工程的勘察目的，了解该岩溶区工程勘测的难点，完成预防处理。在地质勘探中，相关的从业人员必须接受安全教育，经考核合格后方可上岗。在相关工作体系中，钻机机长为安全负责人，必须负责后续工程体系安全施工。新工人在刚接触时，由相关熟练工人指导下进行操作，以积累经验。对操作过程中出现的相关难题进行记录，交由技术人员完成协同处理，确保安全施工。明确钻探过程中的各项细节，提升生产效率。降低成本，保证在工程开展过程中完成工作质量的评定，确保整个体系的合理、有效。

4.2 钻探工程施工现场的问题处理机制

在钻探过程中，需要对事故现场进行有效的整平处理。例如，清理地表松散土层，并确保整个施工平台得到加固处理，以保障在钻探过程中钻机平稳，防止发生倾斜。在钻机钻头穿透相关顶板或缝隙处时，必须保证整体连通性，以避免发生漏浆液、漏水等问题。在泥浆中添加陶土，增加钻孔岩芯的整体长度。在后期钻探过程中，如漏浆现象严重，则应采取套管跟进或安装多层套管的保护措施，以防止出现漏液现象。当漏液较多或出现构造不合理时，需要满足目前地质探测的部分要求，缩减回次进尺。采用合金钻头进行钻进，可以防止烧钻、伤钻情况；此外，也可以注入少量水，提升采集效率。由于岩溶地区覆盖松散，下层基岩浓度较多。因此，在完成松散层土取样后，根据表层松散覆盖层沿融蚀沟槽移动，必须做好相关的进口套管，以防止泥浆出现松散，导致覆盖层地表塌陷。

4.3 钻机操作人员机组培训

项目组在进行施工前，地质钻探从业人员必须接受安全教育。经安全教育考核后，才可上岗。工程机长是整个机台的安全负责人，负责安全施工的全过程。相关施工人员必须在熟练工人的指导，进行操作。进入工程施工场地前，必须佩戴安全帽并穿戴整齐的工作服。严禁工作人员出现赤脚或者穿拖鞋等，且禁止酒后操作。相关施工人员需要遵守劳动纪律，在操作过程中，集中精力，避免出现嬉戏、打闹等现象。此外，钻机工作人员在培训过程中，也需要恪守岗位职责，避免擅自离岗或窜岗。

4.4 封孔以及场地处理

目前，在岩溶地区岩土工程勘察钻探施工中，需要首先明确相关的项目实际概况，岩溶地区地质条件极为复杂，钻探的效率较低，意外情况较多。稍有不慎，便会引发严重的施工事故，导致质量以及成本难以保障。在工程钻探施工中，需要对岩土的工程技术有效认知，以避免在钻探前未合理有效地制定方案导致严重的安全隐患问题。在施工中，应避免多次更改钻探技术，保障经济效益。在封孔完毕后，当钻孔到达设计深度时，便立即进行封孔。在挪机前，严格按照流程对施工场地进行清理，避免在后续封孔过程中，因钻孔土层不稳定，发生移动而引起地基沉降等问题。

通过相关工程措施的开展、勘察。在传达过程中，可以就发生的疑难问题，完成安全高效的处理，取得较为明显的控制效果。

5 结 论

在勘察过程中，必须确定相关合理的措施，制订详细的勘察纲要。根据实际情况，制定对策方案；根据合理的质量控制系统，落实整体的措施及责任；解决施工过程中遇到的难题，控制好相关问题；工作人员应根据工作流程、环境等因素，确保工程勘察进度及工程质量；全面避免不良地质现象以及地质灾害，为工程建设提供合理积极建议；持续改进，并不断提升企业的勘查管理水准，实行顾客第一、质量第一的工作理念。