浅谈岩溶地层钻探施工方案

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1、浅谈岩溶地层钻探施工方案摘要：通过对安徽省宣城市S322宣泾公路青弋江一桥岩溶区段工程地质勘察中遇到的钻探问题进行总结，以及对勘探结果进行分析及对比研究，总结出适合岩溶地区的钻探经验和工艺；针对勘察过程中遇到的实际问题尤其是针对桥基钻探要求比较高的情况，探讨了在岩溶区段勘探易出现异常问题的类型和处理方法，为公路沿线尤其是岩溶区段的勘探提供了详细可靠的工程经验。关键词宣泾线钻探岩溶桥基中图分类号：P634文献标识码：A中国碳酸岩地层分布广泛，岩溶现象发育，给铁路、公路、桥梁的施工和运营带来严重影响。在岩溶地区修建桥梁，岩溶发育的复杂性会给工程设计施工带来诸多困难，详细查

2、明可溶岩的分布、7岩溶的发展变化规律和形态特征，取得令人满意的勘探成果，为工程设计提供准确、可靠的地质资料，是一个十分复杂的系统工程。岩溶区域桥基勘察主要是查明岩体中岩溶的发育变化规律及形态特征。首先应对场区岩溶进行地质调查，对岩溶的发育规律有总体认识。如岩溶区上部覆盖层的岩土类别，岩体的岩溶化程度,非岩溶岩体的厚度及性状，岩溶洞穴的空间分布特点，岩溶充填物及性状，岩溶与场区地质构造的关系。由于桥梁基础其荷载大、跨度大而大多埋深较大，桥基勘察的深度亦大，此间需穿越多个溶洞的情况，给勘察工作的进行增加了很大难度。1工程概况、地层概况及区域地质1.1工程概况拟建青弋江一桥

3、位于安徽省宣城市泾县境内，该桥设计荷载：公路―Ⅰ级，跨越青弋江；该桥上部结构采用23×30m装配式预应力混凝土T梁，先简支后结构连续，下部采用双柱式桥墩，肋板式桥台，基础拟采用钻孔灌注桩，桩径1.5m和1.8m。1.2地层概况根据揭露土层的时代、土层的岩性、成因划分工程地质层。本桥位区勘探揭露深度内，上覆覆盖层为第四系地层，岩性为素填土、中细砂、卵石、砾砂、粉质黏土、粉质黏土夹砾砂、残积土，基岩为泥质粉砂岩，灰岩及碳质泥岩。1.3区域地质场地及附近主要地层由白垩系中～上统宣南组（K2x3）紫红色厚层砾岩、钙质砂岩、泥质砂岩、粉砂岩、泥岩等，二叠系下统栖霞组和孤峰组（P

4、1g），由碳质页岩、薄煤层、夹燧石灰岩、结晶灰岩、硅质页岩、粉砂岩、泥质砂岩、第四系全新统冲积物组成。2钻探过程中关键问题及处理2.1岩溶地层特点7碳酸盐岩一般都具有较高的强度，属于较硬质岩，是桥梁基础的良好持力层。但由于碳酸盐岩中常发育有岩溶洞穴、岩溶裂隙，各种溶蚀现象随意分布，无规律可循，洞、隙在岩体中分布极不规则，地下形态以溶洞、地下河为主。溶洞因其处于地表以下，隐蔽性大，形态多样，大部分洞身曲折、支洞多，常见有不同高度重叠分布且相互连通的大型复杂溶洞，其中可能充填泥砂或者完全为空洞，使得碳酸盐岩的强度和稳定性问题变得错综复杂，成为岩溶区桥梁基础勘察中需首要解决

5、的问题。故在岩溶发育区勘察时，必须高度重视岩溶对勘察施工的潜在危害性，针对具体岩溶情况采取相应的对策及施钻工艺。依据在本桥位区勘察过程中所遇到的问题，主要表现为以下几种情况：（1)回水变色:正常钻进时循环液一般表现为清亮无色或乳白色(因岩性不同而异)，遇溶洞时则变得浑浊、发黄，根据循环液由清变浊，再由浊变清的过程，大致判断岩溶发育的位置。（2）漏浆:主要是泥浆涌向溶洞并沿裂隙向四周流失，造成岩粉大量沉淀难以随泥浆排出。（3）进尺突然变快或掉钻:主要是由于溶洞内无充填物、充填物很少或者充填物呈流动～流塑状造成的。7（4）卡埋钻具与折断钻具、地表塌陷、岩芯采取率低。2.2

6、岩溶区段勘察中异常问题与处理（1）漏浆漏浆情况的出现往往是由于溶洞较大、所处岩层裂隙发育、连通性好，泥浆容易向外流失，导致岩粉无法正常排出，孔壁难以得到泥浆的维护而塌孔、掉块，严重时可导致卡钻、埋钻。发生此类情况时，应在施工中根据钻井揭露的裂隙大小泥浆的漏失程度采取泥浆＋锯末、泥浆增稠＋锯末、投粘土球及投水泥球等措施堵漏。还可及时增大循环水，必要时可在泥浆中添加纯碱、护壁剂等以加大泥浆比重，及时排出岩粉，加强维护孔壁，保证钻孔施工顺利进行。如钻孔漏浆不影响正常钻进，亦可小排量顶漏钻进。（2）卡埋钻具与折断钻具在施工过程中，当钻孔深度至钻穿溶洞顶板时，由于溶洞顶板岩层厚

7、薄不均匀，在钻孔的底面积上，一侧先贯穿，先贯穿侧面又是溶洞，则钻具就可能随斜向掉下，沉入溶洞内。接着将钻具提起，未穿部分的溶洞顶板将钻具卡住，已穿部分则被溶洞中原有充填物(溶洞泥、碎石等)卡埋，7而使钻具无法提起。当阻力较大或溶洞较大时则常发生折断钻具事故；或者钻具钻穿溶洞顶板直接进入溶洞内，当进入的溶洞高度接近或超过岩芯管的长度时，由于钻机的转速与压力大，导致钻具脱落或扭断。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，在此法无法奏效时，采用反打的方法慢慢提钻，并投粘土球以加大对孔壁的维护；若钻具已经脱落或扭断，在脱落钻