喀斯特地貌又称为岩溶地貌，是由可溶性岩石在溶蚀性地下水的长期作用下形成的。该类地貌在我国西南地区广为分布，其中尤以云南、贵州、四川、江西以及广西所占面积最广。这些区域拥有大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩，这些可溶性岩石在流水的长期侵蚀、冲蚀等作用下，在地表和地下形成了各种复杂的地质形态。

目前，国内主要采取打眼放炮人工取渣和人工挖孔的方式来进行喀斯特地貌的基础施工，这种施工方式效率极低，安全隐患很大，已很难满足现代施工效率和安全、环保等方面的要求，急需先进的施工方式予以取代。旋挖钻机作为公认的高效、环保的桩工设备，自然被视为解决喀斯特地貌钻进难题的希望之选。但是由于喀斯特地貌形态复杂多变，旋挖钻机在钻进过程中很容易造成斜孔、卡钻以及漏浆等严重事故，所以目前还鲜有旋挖钻机在喀斯特地貌成功施工的案例出现。

案例分析

2010年6月，三一SR280R入岩型旋挖钻机在沪昆高铁江西段的萍乡后平乐特大桥参与施工。钻孔直径1.0m，孔深由27至34m不等。考虑到萍乡地区岩溶地质较为常见，该工程要求旋挖钻机能够施工灰岩、溶洞等地层。由于此前国内尚无旋挖钻机在灰岩、溶洞地层的施工先例，机主请求三一工法研究院能够派人进行现场辅助施工。

问题分析

岩溶地质的施工难点主要在于地质条件的复杂以及施工中偶发事故较多。这一标段上层为粉质黏土，基层是弱风化灰岩层；有些桩位含有角砾层，易塌方；含有岩洞的桩位较多。由于施工时节降雨量大，地下水十分丰富，地表以下1m左右可见地下水冒出，这也给施工增加了难度。本工程主要有以下几点施工难点需要解决。

漏浆塌孔 由于溶洞地层的复杂性，及地下溶洞形态大小的不可预见性，施工过程中极易出现漏浆塌孔现象，特别是在地下溶洞互相贯通的情况下，极易出现漏浆塌孔现象。

埋钻、卡钻 溶洞地层施工过程中，在钻机提钻时极易发生埋钻、卡钻现象。当溶洞中无填充物时，提升钻具时钻具的顶板极易和洞顶卡在一起，导致卡钻；当溶洞内有灰岩、碎石及软塑或流塑状的黏土等充填物时，施工过程中则较容易出现埋钻事故。

斜孔 在溶洞顶部的灰岩层，由于灰岩的岩面变化较大，大部分桩位的灰岩都可能呈现很大的斜面，钻进时稍有不慎就会造成斜孔事故。

解决措施

漏浆塌孔事故的预处理 对于无填充物而且较小的溶洞，可向溶洞内填入片石、黏土和水泥，使得填充物高出溶洞顶板1 m。钻机采用不进尺慢钻操作，将填充物挤入溶洞，从而封堵住可能存在的渗漏，以形成稳定的孔壁，并防止偏钻。

对于大量漏浆的溶洞，可以向内泵入混凝土，填充至溶洞上方1m处，待其初凝后继续钻进。对于相互连通的特大溶洞，为减少混凝土的灌注量，可以钻孔至大溶洞时，向孔内抛入块石，然后用低标号混凝土灌满，待混凝土有一定强度时再继续钻进。

对于较大的溶洞可以采取钢护筒跟进的办法，但是施工成本较高。

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解决漏浆塌孔事故的关键主要还是在于做好事故预防及处理预案：①事前准备充足辅料：如片石+黏土，黏土要打成包备用。②准备加大的泥浆池及充足水源并且要确保泥浆具有较好的黏性及胶体率。③接近、进入溶洞层后要密切注意孔内泥浆位变化，一旦漏浆则须迅速补浆并提钻向孔内抛填①项所列准备好的辅料。

埋钻、卡钻事故的预处理 对于溶洞内有填充物的，充填物为灰岩、碎石及软塑或流塑状的黏土，要保持泥浆水位，防止钻头在钻进底部灰岩时，充填物坍塌，造成埋钻事故。

对于无填充物的溶洞，可如漏浆塌孔事故的预处理中所述，向溶洞内添加片石、黏土或者混凝土等填充物，避免提钻的时候钻斗的顶板与溶洞的洞顶卡在一起形成卡钻。

对常规的钻具，可加焊导向装置，防止卡钻事故的发生。

斜孔事故的预处理 要采取正确合理的钻进方式：在溶洞顶部的灰岩层岩面变化较大，灰岩呈现斜面的情况下，在钻进到灰岩溶洞层时需要换为筒钻，在扫孔后下钻，且在起初钻进灰岩地层时要“减压钻进”。实际操作时除了要结合地质报告提前判断溶洞出现位置的情况下，还需仔细观察钻渣以及钻机的振动情况判断地层。

选取合适的钻头，钻头筒体要选用直筒型，在条件允许的前提下尽量加大钻筒高度，钻头要有导向结构。

对于溶洞高度小于筒钻高度的溶洞底层灰岩的钻进，同样刚开始要减压钻进，穿过斜顶层后就可以用常规的钻进方法。对于溶洞高度大于筒钻高度的，由于底层可能遇到石笋、溶洞侧壁岩石、半边岩半边土等，也可以采取向溶洞内添加片石、黏土或者混凝土等填充物高出溶洞顶板(石芽、斜面以上)1m，然后采用特制的加长筒钻进行钻进即可。

解决效果

通过对于现场钻具的改进以及正确的操作方式指导，该工地溶洞地层钻进过程中没有出现漏浆塌孔、埋钻、卡钻以及斜孔等事故，且钻进效率较高。成功地实现了旋挖钻机在溶洞地层的钻进，降低了原有人工挖孔的施工成本，更是极大地提高了施工效率。以4#桩孔为例，该桩孔深34.8m，在26～30.5m为溶洞，溶洞横跨约4.7m，成孔时间不到20h，灌注混凝土超过20m3，钢筋笼下放顺利，孔竖直度良好。

工法小结

由于喀斯特地貌地下溶洞、暗流、溶芽、斜岩面等复杂的地形特性，旋挖钻机在此种地层施工存在重重困难，但是如果配合合适的工法指导，旋挖钻机在喀斯特地貌是可以实现稳定、高效钻进的。我们只要做好以下三点：充分的事故预防准备、合适的钻具配置、正确的操作方式，那么喀斯特地貌将不再是旋挖钻机施工领域的拦路虎。