宋 澍

廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510500

1 工程概況

某道路工程位于廣州市白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)，北部以流溪河為界，與花都區(qū)花東鎮(zhèn)相望，東北部、東部分別與從化市太平鎮(zhèn)及本區(qū)的九佛鎮(zhèn)相鄰，西部、西南部分別與竹料鎮(zhèn)、良田鎮(zhèn)毗鄰。鎮(zhèn)中心區(qū)距離廣州市區(qū)約25km，東北面距離從化市區(qū)約30km，西面距離花都區(qū)中心約30km，同時(shí)有新廣從一級(jí)公路與京珠高速公路穿過(guò)，交通條件優(yōu)良。

2 地質(zhì)條件

地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，該項(xiàng)目區(qū)域地貌為剝蝕殘丘，場(chǎng)地地貌為山間沖積平地，未出現(xiàn)滑坡、危巖及采空區(qū)等不良地質(zhì)。綜合地質(zhì)鉆探結(jié)果發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目沿線部分路段分布石炭系石磴子組可溶性灰?guī)r，確定該項(xiàng)目區(qū)存在喀斯特發(fā)育條件。此次勘察鉆孔ALZK6、ALZK7、AQZK1、AQZK2、AQZK4、AQZK5、AQZK6、AQZK7 揭示溶洞，以《工程地質(zhì)手冊(cè)》（第五版）為準(zhǔn)，采用科學(xué)的計(jì)算方法，計(jì)算出遇洞率為50%，線巖溶率為11.95%～89.09%，進(jìn)而確定該項(xiàng)目區(qū)域存在喀斯特發(fā)育，等級(jí)為中等～極強(qiáng)。

3 喀斯特成因及影響

3.1 喀斯特成因

該道路工程場(chǎng)地較為平坦，上覆第4系松散層，存在斷裂帶，且在部分路段基底分布石炭系石磴子組可溶性灰?guī)r與角礫狀灰?guī)r，地下水發(fā)育程度較高，受到地質(zhì)構(gòu)造與地下水發(fā)育的影響，容易出現(xiàn)地下水溶蝕，進(jìn)而形成覆蓋型隱伏喀斯特。

3.2 喀斯特穩(wěn)定性及對(duì)工程的影響

綜合地質(zhì)勘察結(jié)果與工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知，該道路工程區(qū)域內(nèi)存在石炭系石磴子組可溶性灰?guī)r與角礫狀灰?guī)r，土洞與巖洞受到上覆第4系松散層的影響，洞內(nèi)填充了一些較為松散的物質(zhì)，加上局部溶洞頂板厚度較大，可達(dá)到0.3～1.7m，雖然短時(shí)間的穩(wěn)定性變化不大，但是受到發(fā)育良好的地下水溶蝕作用以及樁基施工和行車荷載等外部因素的影響時(shí)，溶洞頂板易出現(xiàn)坍塌病害，進(jìn)而導(dǎo)致地面坍塌事故。若該場(chǎng)區(qū)的土洞、巖洞頂板膠結(jié)性能良好，未出現(xiàn)節(jié)理裂隙切割或切割程度較淺時(shí)，采用厚跨比法來(lái)計(jì)算溶（土）洞頂板的安全厚度，如果溶（土）洞頂板厚度與路基跨越溶度長(zhǎng)度比例＞0.8，可據(jù)此判斷頂板巖層穩(wěn)定性較好，溶（土）洞頂板巖層不做處理。

該道路項(xiàng)目區(qū)域基巖類型為灰?guī)r，局部溶（土）洞頂板厚度小，洞內(nèi)填充物松散，存在喀斯特塌陷風(fēng)險(xiǎn)。若采用樁基礎(chǔ)，技術(shù)人員要根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告與喀斯特發(fā)育情況，選擇連續(xù)完整的基巖段作為樁端持力層，保證樁端持力層的厚度≥3倍樁徑。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)樁基施工的管理與控制，當(dāng)樁基施工貫穿溶洞頂板及進(jìn)入溶洞時(shí)，施工人員要嚴(yán)格控制樁孔偏斜，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程控制沖程，做好完善的補(bǔ)漿準(zhǔn)備工作，防止樁基施工過(guò)程中樁孔泥漿大量流失，規(guī)避塌孔缺陷以及坍塌病害[1]。

4 勘察方法

在該道路喀斯特路基病害勘察工作中，采用XY-1型鉆機(jī)施鉆，鉆進(jìn)方法為機(jī)械回轉(zhuǎn)及擊進(jìn)法；全孔取芯，并根據(jù)基巖的實(shí)際情況調(diào)整巖芯采取率，具體為黏性土及完整基巖巖芯采取率≥80%，破碎巖石或砂層巖芯采取率≥65%，同時(shí)采取泥漿護(hù)壁，防止孔壁坍塌病害的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)部門綜合道路項(xiàng)目要求、地質(zhì)性質(zhì)等因素，確定科學(xué)的鉆孔深度，一般路基鉆孔深度為35m，橋梁路基段鉆孔深度為60m，同時(shí)確保鉆孔鉆入微風(fēng)化層的厚度為8m，加強(qiáng)終孔控制?？λ固匕l(fā)育段路基應(yīng)根據(jù)喀斯特發(fā)育的實(shí)際情況調(diào)整鉆孔深度，同時(shí)要保證鉆孔鉆入中～微風(fēng)化巖厚度達(dá)到7～10m的標(biāo)準(zhǔn)。

開(kāi)展土樣取樣試驗(yàn)，提供喀斯特地區(qū)不同地層的土樣，確保每一層的地層土樣數(shù)量≥6件，若同一土層厚度＞5m，技術(shù)人員要根據(jù)地層實(shí)際情況采取土樣，選擇在地層上、中、下3個(gè)部位分別采樣。完成土樣取樣作業(yè)后，先進(jìn)行全場(chǎng)土樣野外鑒別，此后選擇典型性土樣開(kāi)展常規(guī)物理、化學(xué)試驗(yàn)以及相關(guān)的力學(xué)試驗(yàn)。針對(duì)技術(shù)孔，開(kāi)展原位測(cè)試，先進(jìn)行技術(shù)取樣，接著嚴(yán)格按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施標(biāo)貫試驗(yàn)，落實(shí)每層鑒別孔的標(biāo)貫試驗(yàn)。具體的技術(shù)孔完成工作量如表1所示。

表1 完成工作量一覽表

5 喀斯特地區(qū)不同地層的鉆探施工技術(shù)

5.1 紅黏土覆蓋層鉆進(jìn)技術(shù)

針對(duì)紅黏土覆蓋層的鉆進(jìn)探測(cè)作業(yè)，分試驗(yàn)內(nèi)容及階段采取不同的鉆進(jìn)技術(shù)，在鉆孔開(kāi)孔作業(yè)時(shí)采取錘擊鉆進(jìn)的方式；而開(kāi)展土樣取樣與原位測(cè)試的過(guò)程中采取回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)；如有需要，配套使用套管護(hù)壁施工技術(shù)，且在鉆進(jìn)過(guò)程中控制回次進(jìn)尺深度，不得超出2m[2]。

5.2 碎石土層鉆進(jìn)技術(shù)

（1）若碎石土層的厚度較小，采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)，鉆穿土層后，配套使用套管，避免孔壁坍塌。反之，如果碎石土層的厚度較大且密度較高，采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法優(yōu)勢(shì)更加突出。但在開(kāi)展厚度較大、密度較高的碎石土層鉆進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)考量地下水對(duì)作業(yè)的影響，加入一定量的黏土，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)護(hù)壁。如果在鉆進(jìn)過(guò)程中遭遇塌孔現(xiàn)象，施工人員要及時(shí)調(diào)整泥漿濃度，或者更換鉆進(jìn)技術(shù)，采用套管跟管鉆進(jìn)技術(shù)。

（2）若需實(shí)施鉆進(jìn)的碎石土層存在粒徑較大的碎石顆?；蚱?，操作人員要充分分析碎石土層的特性，考量土層的膠結(jié)性能，調(diào)整增大泥漿濃度，控制鉆機(jī)壓力，并根據(jù)實(shí)際情況減緩鉆機(jī)鉆進(jìn)速度，如需要改換鉆頭，選擇金剛石鉆頭，以確保鉆進(jìn)效果。

（3）碎石土層存在粒徑較大的碎石，在鉆進(jìn)過(guò)程中，這些粒徑大于鉆具口徑的碎石不僅會(huì)影響鉆具選擇，還會(huì)卡入套管與巖芯管，導(dǎo)致正絲套管絲扣滑脫，進(jìn)而造成套管脫落的問(wèn)題?；诖耍┕と藛T選擇在正絲套管接頭位置進(jìn)行電焊，加固套管，防止絲扣滑脫現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）厚壁巖心管擊入法。該鉆探方法的突出特點(diǎn)為鉆孔效率高、無(wú)須考慮碎石厚度、卷口以及其他問(wèn)題出現(xiàn)的概率較小。具體施工原理為采用壁厚約為1cm、長(zhǎng)度≥2m的巖芯管，配合重量超過(guò)100kg的吊錘使用，錘擊碎石，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)。

（5）先鉆進(jìn)、后擊入套管法。該鉆探方法需要滿足鉆孔孔徑較大這一條件，當(dāng)鉆進(jìn)到碎石土層時(shí)，配合重型吊錘先將厚壁巖芯管打入鉆孔，然后擊入套管，同時(shí)嚴(yán)格控制套管擊入深度，不得超出巖芯管深度范圍，將停留在鉆孔內(nèi)部的巖芯管拔出，取出巖芯，重復(fù)此操作，直至完成鉆進(jìn)[3]。

5.3 軟土（淤泥質(zhì)土、土洞及土洞充填物）鉆進(jìn)技術(shù)

遭遇淤泥質(zhì)土、土洞及土洞填充物時(shí)，若不對(duì)鉆具進(jìn)行加壓，采取任何鉆進(jìn)技術(shù)都會(huì)出現(xiàn)掉鉆的問(wèn)題。淤泥質(zhì)土塑性差，在鉆進(jìn)提鉆時(shí)，鉆孔孔內(nèi)會(huì)出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象，因而在下次鉆入過(guò)程中鉆孔的深度已經(jīng)發(fā)生了改變；在開(kāi)展土洞及土洞填充物鉆進(jìn)時(shí)，受到松軟填充物的影響，提鉆實(shí)施第二次鉆進(jìn)時(shí)鉆頭會(huì)出現(xiàn)偏移，影響鉆孔精度。針對(duì)這一現(xiàn)狀，根據(jù)軟土特性采用肋骨鉆頭，增大鉆孔孔徑，遭遇軟土?xí)r，及時(shí)打入套管，改良孔壁穩(wěn)定性，從而提高鉆進(jìn)作業(yè)的精度。

5.4 喀斯特石灰?guī)r鉆進(jìn)技術(shù)

（1）泥球護(hù)壁結(jié)合套管法：在鉆探喀斯特石灰?guī)r的過(guò)程中，向鉆孔內(nèi)部添加濕黏土球，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓濕黏土球，進(jìn)而使土球填充到喀斯特裂隙或小溶洞中，達(dá)到護(hù)壁的效果，同時(shí)配合擊入套管，實(shí)現(xiàn)鉆探作業(yè)。此外，選擇塑性良好、膠結(jié)穩(wěn)定的黏土作為制作濕黏土球的制作原料，為鉆探作業(yè)創(chuàng)造了一個(gè)優(yōu)良的環(huán)境。

（2）多層套管護(hù)壁法：當(dāng)遭遇較大規(guī)模的連續(xù)或多個(gè)溶洞時(shí)，加入濕黏土球的護(hù)壁效果較為有限，在這種流塑～軟塑的巖洞環(huán)境中，可采取多層套管護(hù)壁法實(shí)施跟管鉆進(jìn)，并根據(jù)復(fù)雜的地層環(huán)境靈活采取多種處治措施，多次變化鉆進(jìn)孔徑，擊入多層套管，達(dá)到較為理想的護(hù)壁效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

在開(kāi)展市政道路喀斯特路基病害勘察工作時(shí)，應(yīng)立足喀斯特區(qū)的實(shí)際情況，根據(jù)不同地層選擇最佳的地質(zhì)鉆探技術(shù)，掌握真實(shí)有效的喀斯特發(fā)育及分布情況，同時(shí)要引進(jìn)先進(jìn)的鉆探技術(shù)，做好總結(jié)，切實(shí)提升地質(zhì)勘察工作的精度與科學(xué)性，為道路建設(shè)與相關(guān)決策提供精準(zhǔn)科學(xué)的喀斯特情況數(shù)據(jù)。