旋挖钻机在溶洞地层的施工探讨

一提到溶洞，浮现在脑海中应该是这样美丽的画面，也许比这还要美丽啊！

然而去除了人工灯光渲染，实际上的溶洞应该是这个样子的

是不是感觉到了满满的套路？

可是旋挖钻机面临的溶洞可能还不如上面的，更加真实的情况是这样子的。。。

嗯？？？

说好的溶洞呢？？？

在哪儿？？？？？

事实上，不是每一个溶洞都能大到成为旅游景点，也不是每一个溶洞都能那么漂亮。

可是旋挖钻机遇到的每一个溶洞，都可能影响它正常施工，甚至会造成各种故障，无法正常施工。

溶洞的形成

溶洞是可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间，而喀斯特的本质是含有二氧化碳的水对可溶性岩石的溶蚀和沉淀作用。一般含有石灰岩的地区最容易形成溶洞。方解石是石灰岩的主要成分，而方解石的主要成分碳酸钙受到水和二氧化碳作用形成可溶于水的碳酸氢钙，富含碳酸氢钙的水在受热或压强变化时重新分解，再次变成碳酸钙沉淀下来。这便是钟乳和钟笋的形成过程。

由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成大小、形态不同的溶洞。

溶洞的分布

旋挖钻机施工常遇见溶洞的地区主要集中在贵州、广西和四川等地。一般来说，旋挖钻机遇见的溶洞根据其大小可以分为三种：

第一种：小于 1 米的小溶洞；

第二种：大于 1 米且小于 4 米的中型溶洞；

第三种：大于 4 米的大型溶洞。

溶洞地层施工的常见问题及解决方法

由于溶洞地层变化多样，并且在地下不可见，对旋挖钻机造成的问题也不尽相同，三一工法经过大量溶洞地层的施工统计，总结出常见的施工问题及解决方法如下：

1 、斜岩面或半边岩，旋挖钻进时容易产生斜孔。

解决方法： 筒钻与 嵌岩 钻斗 配 合钻 进，先由筒钻 钻进形 成导向 并制造自由面，再由嵌岩钻斗钻进捞渣，避免孔斜。 筒钻 可 适当加高， 加强 导向，预防孔斜 。

在操作方式上：采用轻加 压或浮动加压钻进，直到钻头全部吃入岩层后再正常 钻进，预防孔斜。

2 、钻斗在穿越溶洞顶板时发生卡钻，表现为钻具筋板发生磕碰变形。

解决方法： 可在方头筋板上补焊导向筋板，最大限度保证筋板和溶洞顶板平滑过渡。 对于有足够强度的筋板，可考虑在相对的筋板上焊截齿，并朝向卡钻的岩体，切削卡钻部分岩石，扩大溶洞方便提出钻头。

3 、溶洞上方地层发生塌孔或着不稳定的溶洞填充层发生的塌孔、缩径等事故。

解决方法： 溶洞填充物坍塌处理， 溶洞填充物常常是流塑状的粘土或淤泥，钻孔后不稳定，坍塌后会沿着孔壁流向孔底，这就需要在同一深度范围多次捞渣，直至孔壁基本稳定。

对于长时间捞渣后钻进深度仍然停留在原深度附近的情况，需要回填片石 打包的散状粘土或块状胶泥至严重塌孔位上方 0.5m ～ 1.0m ，钻机浮动反转压实稳定一段时间后再重新钻进。

4 、溶洞的存在造成灌注混凝土大量超方。

解决方法：对第一种独立的矮溶洞，成孔后可直接灌注混凝土填充，有小量超方是正常的。

对第二种稍高的溶洞或着所在深度处周围桩孔有溶洞分布的，可以回填片石 打包的散状粘土或块状胶泥将空溶洞充填后再次钻进。

对第三种高溶洞，填充物难以将空溶洞充填完整，且回填效率很低，施工繁琐，可回填水泥砂浆或低标号混凝土。要待其初凝后方可再次钻进。

对于相互连通的溶洞组，桩孔施工时可按组施工。先将溶洞相互连通的一组桩孔统一钻进到溶洞底，然后统一回填，相互之间压实，这样可以保证将连通的溶洞充填完整，最大限度的节省混凝土。按组施工需要计算好这一组桩孔施工完毕的时间，确保桩孔灌注前孔壁稳定。

5 、钻斗钻齿磨损严重。

溶洞地层虽然岩石碎裂、裂隙发育，但挤密结实，且钻进时钻头受力不均，大多数处于冲击受力状态，容易发生掰齿、钻头损伤等问题。

解决方法： 钻齿焊接需要加固，钻头各部件焊接处需要经常检查是否有焊缝开裂的情况。在操作控制上，根据“低钻速，变加压”的钻进原则，可避免掰齿、钻头损伤等事故发生。

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来源：百度文库