贵州地区桥基勘察探讨

摘要：文章就贵州的桥基勘察特点进行了分析，对桥基勘察中易发生的施工事故和处理方法做了探讨，并介绍了相关成功经验。

关键词：岩溶、漏浆、钻探

贵州位于世界上连片分布面积最大的中国西南岩溶区的中心，碳酸盐岩分布十分广泛。而此类地区的岩溶发展对桥梁建设是很不利的，如何在岩溶地区进行桥基的勘察是本文的重点探讨内容。

一、桥基勘察特点

碳酸盐岩一般具有较高的强度，属于硬质岩类,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，这些洞、隙在岩体中分布极不规则，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复杂化。贵州地区桥基勘察时，就经常遇到此类问题。因此，在勘察时，要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。岩溶区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。桥梁基础由于其荷载大、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难度。

具体勘察钻探中遇见岩溶时常表现为以下几种情况：①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；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。

二、常见勘察施工事故及处理方法

处于岩溶地区的大桥、特大桥，勘察施工是很复杂和相当困难的。岩溶地区往往存在地层岩面高差较大、溶洞呈串珠状、局部溶洞规模较大、溶洞内土层松散并混杂有岩石残块等不同地质情况。在强岩溶地层中,岩溶洞穴分布的随机性和复杂性更大,导致勘察施工出现各种孔内事故，严重影响工期。根据在多座大桥基础勘察中不断的认真探索，多次试验和反复实践，已处理孔内事故上千次，每次处理时间由最初的几天缩短到几小时，取得了较好的技术和经济效果，掌握了岩溶地区勘察施工的基本规律。岩溶地区常见施工事故主要有以下几种情况：

(1) 钻孔漏浆

漏浆主要是由于溶洞较大,或所处岩层裂隙发育、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。发生漏浆时,应及时增大循环水,必要时可在泥浆中添加纯碱、护壁剂、锯末等以加大泥浆比重,及时排出岩粉,同时也可投粘土球加强维护孔壁,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,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,在脱落钻具长度小于或接近溶洞高度时一般放弃打捞(此种情况下一般钻具已斜向倒入溶洞内) ,而采用下套管到洞底变径继续钻进。

(3) 地表塌陷

如在不稳定的岩溶地区(第四系覆盖层较薄、松散且下伏大型溶沟、溶槽等)钻探,施工时机械振动,冲洗液将松散覆盖层(未下好表层套管)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。避免此类情况发生,主要是在开孔时要下好井口套管,防止冲洗液冲蚀松散覆盖层导致地表塌陷,在施工中随时观察场地的变化情况,确保人员、机具的安全。

（4) 岩芯采取率低

当岩层多溶洞、裂隙或钻进遇构造破碎带和接触变质带,加上碳酸盐岩性脆,用常规取芯钻进工艺会影响岩芯完整度和采取率,导致判断失误,此时需采用单动双管钻具钻进,并适当减小回次进尺;或者在溶洞内钻进时可采用合金干钻钻进,但必须严格预防发生烧钻事故。

三、成功经验介绍

本人总结以前桥基勘察经验，并综合前人在岩溶地区桥梁地质勘察取得成果，得出以下结论:

(1) 在贵州此类岩溶地区桥梁勘察必须尽可能搜集详细的区域地质资料,采用多种手段(如遥感技术、地质调查、物探、地质钻探)探明溶洞发育和分布规律。以避免由于单打一的勘察手段所提供的不确切勘察结果给设计、施工所带来的不良后果。

(2) 在岩溶区钻探时，因为岩溶发育的复杂性与随机性，钻进时不宜采用高钻进技术参数，当发生钻探事故时，应沉着冷静，具体分析查明事故原因，采取相应对策处理。

（3）地质条件复杂的桥梁工程，在勘察阶段应采用工程地质调绘、物探、钻探、测试试验、成果资料对比分析等综合方法进行精细化地质勘察。其中，地质测绘极其重要，必须对测区地形地貌、地层岩性、地质构造的成因和相互关系，水文地质条件，特殊岩土和不良地质的性质、类型和分布，岩土物理力学性质，当地既有建筑使用情况等有全面深入的掌握，充分发挥地质调绘的指导作用。

（4）正确处理地质勘察安全、质量、工期和成本的辩证统一关系。对隐伏不良地质、特殊岩土, 勘察工作一定要做充分、足够；对复杂地质, 要进行综合勘探, 相互印证; 当岩体破碎采心率低时，应依靠先进设备及工艺来尽可能提高采心率。勘探点应在地质测绘的基础上结合工程设计需要布置, 并针对具体的地层岩性情况开展钻孔设计, 采用适当的钻探设备、器材和工艺,提高采心率, 满足规范要求。本桥桥址不良地质隐蔽,地质条件复杂, 定测阶段钻探采心率较低, 对资料的综合分析也不够充分, 因而导致部分钻孔岩心鉴定有误,土层界线、风化层界线出入较大, 断层破碎带位置误判; 其后开展精细化地质勘察(补定测及补充勘察),适当加大了勘探点密度, 提高了勘察精度, 彻底纠正了定测错误, 避免了施工开挖后的设计变更和工程建设质量事故。

（5）由于自然界复杂多变，限于目前的科技手段和认识水平，即便勘察阶段工程地质资料做得比较细致,也不可能完全如实地反映工程地质条件, 以及准确地预见施工中可能出现的地质问题, 尤其对于地质条件复杂及隐蔽的不良地质、特殊岩土地段。因此加强施工地质工作是必要的。但是, 如果勘察设计工期等条件许可, 对于那些开展精细化地质勘察工作可以解决的问题, 最好还是在勘察阶段全部解决, 以免造成设计变更、施工工期延误和投资的重大调整。

参考文献：

【1】姚长宏; 蒋忠诚; 袁道先; 西南岩溶地区植被喀斯特效应[J]. 地球学报 2001年02期

【2】姜广顺. 在钻探中处理孔内事故的几种方法[J]. 科技资讯, 2006, (31) .

【3】张爱军, 曹佩荣, 高旭东. 复杂地质条件下挖孔灌注桩施工[J]. 山东交通科技, 1999, (03)