岩溶地区岩土工程勘察钻探质量控制

广东建材２０１１年第２期　施工技术　岩溶地区岩土工程勘察钻探质量控制　赵广辉　（广东有色工程勘察设计院）　摘　要：岩溶地区因其地质条件复杂，钻探效率低、事故多、质量难保证和成本高是石灰岩地区工程　勘察钻探施工过程中常见的通病。尤其是大型建筑物的钻探，如果对沿途工程条件认识不足，在钻探　施工前没有指定合理、有效的钻探技术方案，而在施工中多次更改钻探技术，就会造成严重的质量安　全隐患和经济损失。因此，通过相关措施控制钻探质量是必要的。　关键词：岩溶；钻探；石灰岩　１工程概况　广清城际轨道交通大燕河特大桥位于广东省清远　市区境内，桥址区范围属剥蚀丘陵区，地形平坦开阔，地　势起伏较小，桥址两侧主要为农田、荒地等。大燕河特大　桥长１．９ｋｍ，由于本桥岩溶发育，按照逐桩方式布置钻　往往钻孔易发生偏斜、影响钻孔质量。　（４）岩矿芯采取率低。当岩层多溶洞、裂隙或钻遇构　造破碎带和接触变质带，加上碳酸盐岩性脆，白云岩与　大理岩有时呈松软粗粒结构时，用常规取芯钻进工艺都　会影响岩芯完整度和采取率，同时，严重影响地质技术　人员划分地层的准确性。　（５）钻探场地地基失稳。如设备安装在很不稳定的岩　溶地区（有第四系沉积、下伏地形极复杂，溶蚀面和裂隙　孔。本次勘察在拟建大燕河特大桥址内共布设详勘钻孔　４５２个，实际完成钻孔３ｌ２个。该地区地层主要为泥盆　系上统天子岭组石灰岩，该区工程地质勘察详勘阶段除　查明地层结构、岩土物理力学性质外，着重在于查明对　与溶洞、破碎、漏失等），施工时机械振动，冲洗液将盖层　建筑物影响的岩溶分布、形态、大小、规模和上覆地层中　伴生的土洞、地面塌陷以及岩溶地下水情况，以评价场　地和地基的稳定性和适宜性。　（未下好表层套管）冲蚀，形成地基失稳或下陷乃至设备　沉入井坑。　（６）钻进效率低。当遭遇断层破碎带，特别是破碎的　硅质灰岩，采用硬质合金钻进效率低，钻头寿命短，采用　金刚石钻头钻进容易漏砂，时效低、甚至不进尺。　２钻探现状调查　大燕河特大桥桥址区己进行了初步勘查，在钻探过　程中主要存在以下主要问题：　（１）卡埋钻具与钻具折断。当遇到较大裂隙、溶洞时　３原因分析　经查阅相关规范、手册及文献，结合以往岩土工程　勘察方面的经验，总结出溶岩地区影响钻机施工的因素　有以下几个方面。　常被其中的原有充填物（溶洞泥、碎石等）卡埋钻具，当　阻力较大或溶洞较大时，常发生折断钻具事故。　（２）钻孔漏失与涌水。岩溶地区尤其是裸露和半裸露　岩溶地区，通常钻孔漏水。在低洼地区多涌水。使钻孔无　３．１钻探施工方案的编制　针对大燕河地区石灰岩地层岩溶蚀变大、串珠状溶　洞发育等特点，编制适合本区的施工的钻探施工方案，　法用泥浆护孔。特大涌水止水难度大。　（３）钻孔偏斜。当岩层倾角大，裂隙、层理发育并且软　确定合适的钻探工艺，预测钻探过程中可能出现的问题　硬交错时（如有硅化带或燧石层），用常规钻进工艺方法　并作相应的技术准备，最大程度地提高生产效率，减少　筑广泛应用，有应用于建筑物整饰回复岭南建筑风格　矿物质涂料为广州成功举办第１６届亚运会出了一　的，此类建筑用的矿物质涂料主要以灰色为主色调；有　份力，同时也为广州市的人居环境的改善做出了贡献，　应用于一段段的主干道的两侧建筑物，整饰以多样的色　更为矿物质涂料应用于建筑外墙的装饰做了一次很好　调搭配，形成城市街景中的一个优美路段；有应用于原　的广告。●　来是欧式风格建筑的整饰翻新。　一７５—　施工技术　广东建材２０１１年第２期　损失，在保证工程质量的同时，做到安全生产、文明施　的经验和教训，从人员、钻探设备、施工方法、环境四大　工。　因素入手，认真分析各因素的影响程度，绘制出影响工　程勘察钻探质量的分析图，见图１。　３．２钻机场地处理　在石灰岩地区进行施工时，由于钻机安装不平、岩　面倾斜、水上施工等，易发生钻孔偏斜等现象，在开孔时　就要对施工场地进行处理，做到场地平整，把钻孔发生　偏斜的概率降到最低。　３．３钻机设备　设备配置工作是钻探施工的关键，能否达到优质高　效，与设备的选用有着直接的关系，钻机系统配置的设　备、管路在技术参数和性能上应满足石灰岩地区工程钻　探的基本要求，同时应根据覆盖层和下伏基岩配备不同　的合金钻头和金刚石钻头，并配备不同直径的套管，还　应准备一些必要的打捞工具和泥粉，检查每台钻机的材　料是否齐全，不齐全的不允许开工。　３．４钻机操作人员的水平　对各施工机长及下属人员进行岗前质量、技能及安　全培训，提高钻机操作人员的技术水平、经验及操作的　规范性，在钻探施工工程中安排管理工作人员进行监督　工作，确保钻探施工合理、安全、突发事件安全有效处　理。　结合初勘和我院以往完成的大量石灰岩地区岩土　工程勘察项目，对在石灰岩地区钻探存在的丰要问题出　现频率进行统计，见表ｌ。　表１石灰岩地区钻探存在主要问题及原因统计　序号　存在问题　原因　出现　频率　累计频率　次数　（％）　（％）　卡埋钻具或　钻机人员操作水平，岩　ｌ　钻具折断　石软硬不均，溶洞充填　３４　１２．５９　１２．５９　物松散且硬　溶洞发育不规则，成串　２　钻孔漏浆　珠状，泥浆配比不合理，泥浆护壁效果不佳，或　８０　２９．６３　４２．２２　　下套管不及时　３　钻孔偏斜　地基不平，施工难度较　１６　５．９３　４８．１５　大，水上施钻等　４　岩芯采取率低　岩石较碎裂，钢丝卡芯　７０　２５．９３　７４．Ｏ８　不及时，钻机性能　场地了解不够，没有做　５　钻场地基失稳　好预防工作，水泥填孔　３　１．１１　７５．１９　不及时　６　钻探效率低　根据实际情况采用分层　钻进技术　６７　２４．８ｌ　ｌＯ０．Ｏ０　合计　２７０　１０Ｏ　？　依照表１中数据，结合从以往钻探施工过程中受到　一７６一　人员水甲　钻机性能　钻探方案　地基处理　图１影响土工试验参数可靠度因素排列图　４制定对策　针对上述关于影响钻探施工质量的因素和难点进　行分析，结合广清城际轨道大燕河特大桥段工程勘察制　定较详细的对策，分工负责，落实责任，分头实施，限期　完成。对具有一定创新的技术难题通过开展技术研讨、　现场技术调研及试验，集中力量突破。根据表１、图１、图　２的资料，相关成员进行认真的分析和讨论，商讨对策　措施。　网　图２影响钻探质量控制原因分析图　５对策措施实施　根据制定的对策措施表中的内容和有关的责任人　员，在整个项目施工过程中分项、限期组织实施，并由项　目负责人负责检查实施情况。　５．１编制勘察和钻探施工方案及相关技术交底　制定详细的勘察方案及钻探施工方案，由项目技术　负责人完成，由院总工负责审阅。勘察和钻探施工方案　包括这样几点：明确该工程勘察的目的；详细了解石灰　岩地区工程勘察的难点，做到相应的预防处理；对钻机　广东建材２０１１年第２期　机长和相关操作人员进行安全、技术和操作培训，提高　施工技术　钻孔达到设计深度可以终孔时，进行挪机前，要严　钻机操作人员的技术水平和操作的规范性；对钻探施工　格按照流程进行封孔，对施工场地进行清理，避免因钻　过程中遇到的疑难问题，应在相关技术人员的协作下进　孔内土层不稳定发生移动而引起地基下陷、坍塌等现　　行处理，确保安全生产；在钻探施工过程中安排专人进　象。行现场监督工作，确保钻探施工合理、安全；明确钻探过　程中的各项细节，提高生产效率，降低工程成本，提高岩　土工程勘察质量。　６对策措施实施结果检查　通过相关成员的努力，所制定的对勘察和钻探措施　５．２钻探施工现场处理及出现问题后的事故处理　均得以实施，尤其在钻机施工过程中对发生疑难问题的　开钻前，对附近场地进行平整处理，将钻机位置调　平、调整，并对机座地面及平台进行加固，水上钻孔，采　取打桩等固定钻机平台的方法，确保钻探前和钻探过程　中钻机平台稳定，防止发生倾斜等；钻孔击穿空洞、溶洞　项板或所处岩层裂隙发育，连通性好，容易发生漏浆、漏　水。当漏浆不严重时应及时增大循环水，必要时可在泥　浆中添加护壁剂、锯末等增加泥浆相对密度；如果钻孔　漏浆严重，应采套管跟进或安装多层套管、变径钻进等　措施，及时止漏，如漏浆迅速来不及处理，应立即撤离钻　机，防止地陷造成钻机倾覆。　当发生卡钻事故时，需继续保持循环水的供给，同　时应在缓慢旋转钻具时提升钻具，当此法不能凑效时，　采用吊锤反打的方法慢慢提钻，并投黏土球以加大孔壁　的维护。　当岩层多溶洞、裂隙或钻进遇构造破碎带和接触变　质带，在某些钻孑Ｌ中取出的岩芯在数量上和质量上不能　满足地质勘探目的和要求时，要采取相应措施，适当减　小回次进尺，或者在溶洞内钻进时采用合金干钻钻进，　但必须防止发生烧钻事故，以提高岩芯采取率。　由于在不稳定的岩溶地区钻探，施工时机械振动，　冲洗液将松散覆盖层冲蚀，或者是钻孔内土层被取出　后，表层松散覆盖层沿溶蚀沟槽向钻孔内移动，形成地　表塌陷甚至卡钻。为避免此类情况发生，在开钻时要下　好井口套管，防止冲洗液冲蚀松散覆盖层导致地表塌　陷。钻探完成后，要及时封孔，并在施工中随时观察场地　的变化情况，确保人员、机具的安全。　５．３钻机操作人员的培训　考虑到钻探质量的重要性，项目组对钻机机场及操　作人员进行了相关的安全、生产技能培训，并严格规定　按照勘察和钻探施工方案进行施工，对钻探过程中遇到　的疑难问题，上报项目组，在相关技术人员的指导和监　督下进行处理。　５．４终孔后封孔监督工作及场地清理　安全、有效处理，取得了较明显的质量成果。设计单位对　我院本次针对提高钻探质量的活动充分肯定，对本次勘　察成果给予了较高评价。　为了对本次勘察成果进行比对，在工程施工结束　后，在本次工程勘察施工过程中钻机出现疑难问题的频　次参见表２。　序号　发生问题　初勘出现　频率　详勘出现　频率　问题次数　（％）　问题次数　（％）　１　卡钻或钻具折断　３４　ｌ２．５９　４　８．８９　２　钻孑Ｌ漏浆　８０　２９．６３　ｌ２　２６．６７　３　钻孔偏斜　ｌ６　５．９３　２　４．４４　４　岩芯采取率低　７０　２５．９３　１３　２８．８９　５　钻场地基失稳　３　１．１１　０　Ｏ．ＯＯ　６　钻进效率低　６７　２４．８ｉ　１４　３１．１ｌ　合计　２７Ｏ　ｌ０Ｏ　４５　１０Ｏ　７结论　（１）勘察项目施工前，必须首先确定项目负责人，确　定合理的组织机构，编制详细的勘察纲要并根据实际情　况制定具体钻探施工方案。制定适宜的质量保证系统措　施、落实人员责任，是解决施工工作中遇到难题的有效　方法；　（２）控制好人员、钻机设备机、方法、环境等因素，是　确保工程勘察施工进度和工程质量的关键；　（３）能查明不良地质现象和地质灾害，对工程建设提　供合理、积极建议；能够持续改进和不断提高企业的勘　察质量和管理水平，真正体现顾客第一、质量第一的工　作理念。●　【参考文献】　［１］张志坚，徐力峰．《广清城际轨道交通详勘钻探质量控制ＱＣ小　组》２０１０．４．　［２］岩土工程勘察规范（６Ｂ　５００２卜２００１），北京：中国建筑工业出　版社，２００９．　一７７