宋 澍

广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广东 广州 510500

1 工程概况

某道路工程位于广州市白云区钟落潭镇，北部以流溪河为界，与花都区花东镇相望，东北部、东部分别与从化市太平镇及本区的九佛镇相邻，西部、西南部分别与竹料镇、良田镇毗邻。镇中心区距离广州市区约25km，东北面距离从化市区约30km，西面距离花都区中心约30km，同时有新广从一级公路与京珠高速公路穿过，交通条件优良。

2 地质条件

地质勘察报告显示，该项目区域地貌为剥蚀残丘，场地地貌为山间冲积平地，未出现滑坡、危岩及采空区等不良地质。综合地质钻探结果发现，项目沿线部分路段分布石炭系石磴子组可溶性灰岩，确定该项目区存在喀斯特发育条件。此次勘察钻孔ALZK6、ALZK7、AQZK1、AQZK2、AQZK4、AQZK5、AQZK6、AQZK7 揭示溶洞，以《工程地质手册》（第五版）为准，采用科学的计算方法，计算出遇洞率为50%，线岩溶率为11.95%～89.09%，进而确定该项目区域存在喀斯特发育，等级为中等～极强。

3 喀斯特成因及影响

3.1 喀斯特成因

该道路工程场地较为平坦，上覆第4系松散层，存在断裂带，且在部分路段基底分布石炭系石磴子组可溶性灰岩与角砾状灰岩，地下水发育程度较高，受到地质构造与地下水发育的影响，容易出现地下水溶蚀，进而形成覆盖型隐伏喀斯特。

3.2 喀斯特稳定性及对工程的影响

综合地质勘察结果与工程实际经验可知，该道路工程区域内存在石炭系石磴子组可溶性灰岩与角砾状灰岩，土洞与岩洞受到上覆第4系松散层的影响，洞内填充了一些较为松散的物质，加上局部溶洞顶板厚度较大，可达到0.3～1.7m，虽然短时间的稳定性变化不大，但是受到发育良好的地下水溶蚀作用以及桩基施工和行车荷载等外部因素的影响时，溶洞顶板易出现坍塌病害，进而导致地面坍塌事故。若该场区的土洞、岩洞顶板胶结性能良好，未出现节理裂隙切割或切割程度较浅时，采用厚跨比法来计算溶（土）洞顶板的安全厚度，如果溶（土）洞顶板厚度与路基跨越溶度长度比例＞0.8，可据此判断顶板岩层稳定性较好，溶（土）洞顶板岩层不做处理。

该道路项目区域基岩类型为灰岩，局部溶（土）洞顶板厚度小，洞内填充物松散，存在喀斯特塌陷风险。若采用桩基础，技术人员要根据地质勘察报告与喀斯特发育情况，选择连续完整的基岩段作为桩端持力层，保证桩端持力层的厚度≥3倍桩径。同时，要加强对桩基施工的管理与控制，当桩基施工贯穿溶洞顶板及进入溶洞时，施工人员要严格控制桩孔偏斜，严格按照技术规程控制冲程，做好完善的补浆准备工作，防止桩基施工过程中桩孔泥浆大量流失，规避塌孔缺陷以及坍塌病害[1]。

4 勘察方法

在该道路喀斯特路基病害勘察工作中，采用XY-1型钻机施钻，钻进方法为机械回转及击进法；全孔取芯，并根据基岩的实际情况调整岩芯采取率，具体为黏性土及完整基岩岩芯采取率≥80%，破碎岩石或砂层岩芯采取率≥65%，同时采取泥浆护壁，防止孔壁坍塌病害的出现。设计部门综合道路项目要求、地质性质等因素，确定科学的钻孔深度，一般路基钻孔深度为35m，桥梁路基段钻孔深度为60m，同时确保钻孔钻入微风化层的厚度为8m，加强终孔控制。喀斯特发育段路基应根据喀斯特发育的实际情况调整钻孔深度，同时要保证钻孔钻入中～微风化岩厚度达到7～10m的标准。

开展土样取样试验，提供喀斯特地区不同地层的土样，确保每一层的地层土样数量≥6件，若同一土层厚度＞5m，技术人员要根据地层实际情况采取土样，选择在地层上、中、下3个部位分别采样。完成土样取样作业后，先进行全场土样野外鉴别，此后选择典型性土样开展常规物理、化学试验以及相关的力学试验。针对技术孔，开展原位测试，先进行技术取样，接着严格按照试验标准实施标贯试验，落实每层鉴别孔的标贯试验。具体的技术孔完成工作量如表1所示。

表1 完成工作量一览表

5 喀斯特地区不同地层的钻探施工技术

5.1 红黏土覆盖层钻进技术

针对红黏土覆盖层的钻进探测作业，分试验内容及阶段采取不同的钻进技术，在钻孔开孔作业时采取锤击钻进的方式；而开展土样取样与原位测试的过程中采取回转钻进、泥浆护壁回转钻进技术；如有需要，配套使用套管护壁施工技术，且在钻进过程中控制回次进尺深度，不得超出2m[2]。

5.2 碎石土层钻进技术

（1）若碎石土层的厚度较小，采用回转钻进或泥浆护壁回转钻进技术，钻穿土层后，配套使用套管，避免孔壁坍塌。反之，如果碎石土层的厚度较大且密度较高，采用回转钻进法优势更加突出。但在开展厚度较大、密度较高的碎石土层钻进施工时，应考量地下水对作业的影响，加入一定量的黏土，实现临时护壁。如果在钻进过程中遭遇塌孔现象，施工人员要及时调整泥浆浓度，或者更换钻进技术，采用套管跟管钻进技术。

（2）若需实施钻进的碎石土层存在粒径较大的碎石颗粒或漂石，操作人员要充分分析碎石土层的特性，考量土层的胶结性能，调整增大泥浆浓度，控制钻机压力，并根据实际情况减缓钻机钻进速度，如需要改换钻头，选择金刚石钻头，以确保钻进效果。

（3）碎石土层存在粒径较大的碎石，在钻进过程中，这些粒径大于钻具口径的碎石不仅会影响钻具选择，还会卡入套管与岩芯管，导致正丝套管丝扣滑脱，进而造成套管脱落的问题。基于此，施工人员选择在正丝套管接头位置进行电焊，加固套管，防止丝扣滑脱现象的出现。

（4）厚壁岩心管击入法。该钻探方法的突出特点为钻孔效率高、无须考虑碎石厚度、卷口以及其他问题出现的概率较小。具体施工原理为采用壁厚约为1cm、长度≥2m的岩芯管，配合重量超过100kg的吊锤使用，锤击碎石，实现钻进。

（5）先钻进、后击入套管法。该钻探方法需要满足钻孔孔径较大这一条件，当钻进到碎石土层时，配合重型吊锤先将厚壁岩芯管打入钻孔，然后击入套管，同时严格控制套管击入深度，不得超出岩芯管深度范围，将停留在钻孔内部的岩芯管拔出，取出岩芯，重复此操作，直至完成钻进[3]。

5.3 软土（淤泥质土、土洞及土洞充填物）钻进技术

遭遇淤泥质土、土洞及土洞填充物时，若不对钻具进行加压，采取任何钻进技术都会出现掉钻的问题。淤泥质土塑性差，在钻进提钻时，钻孔孔内会出现缩径现象，因而在下次钻入过程中钻孔的深度已经发生了改变；在开展土洞及土洞填充物钻进时，受到松软填充物的影响，提钻实施第二次钻进时钻头会出现偏移，影响钻孔精度。针对这一现状，根据软土特性采用肋骨钻头，增大钻孔孔径，遭遇软土时，及时打入套管，改良孔壁稳定性，从而提高钻进作业的精度。

5.4 喀斯特石灰岩钻进技术

（1）泥球护壁结合套管法：在钻探喀斯特石灰岩的过程中，向钻孔内部添加湿黏土球，钻具转动挤压湿黏土球，进而使土球填充到喀斯特裂隙或小溶洞中，达到护壁的效果，同时配合击入套管，实现钻探作业。此外，选择塑性良好、胶结稳定的黏土作为制作湿黏土球的制作原料，为钻探作业创造了一个优良的环境。

（2）多层套管护壁法：当遭遇较大规模的连续或多个溶洞时，加入湿黏土球的护壁效果较为有限，在这种流塑～软塑的岩洞环境中，可采取多层套管护壁法实施跟管钻进，并根据复杂的地层环境灵活采取多种处治措施，多次变化钻进孔径，击入多层套管，达到较为理想的护壁效果。

6 结束语

在开展市政道路喀斯特路基病害勘察工作时，应立足喀斯特区的实际情况，根据不同地层选择最佳的地质钻探技术，掌握真实有效的喀斯特发育及分布情况，同时要引进先进的钻探技术，做好总结，切实提升地质勘察工作的精度与科学性，为道路建设与相关决策提供精准科学的喀斯特情况数据。