Al perforar en áreas kársticas, la lechada es propensa a fugas, lo que provoca una caída repentina en el nivel de la lechada dentro del agujero. Esto puede provocar la falla del revestimiento y resultar en el colapso del pozo. El material de relleno en las áreas kársticas es suelto y se ha derrumbado, y si el volumen del área kárstica es demasiado grande, puede causar fácilmente una sobrecarga severa del concreto durante la inyección. Si no se maneja adecuadamente, esto puede resultar en accidentes como enterramiento de la perforadora, atasco de la perforadora y enterramiento de la varilla. Por lo tanto, al encontrar un área kárstica, cada pilote debe tener sus condiciones geológicas, profundidad, altura y tipo de material de relleno meticulosamente registrados, y se debe formular un plan de construcción correspondiente. Para cada plan de tratamiento, se deben realizar cálculos detallados. En el caso de áreas kársticas grandes, el plan debe ser revisado por el ingeniero supervisor y la unidad de diseño, aclarado y aprobado por el supervisor antes de la implementación.

De acuerdo con la altura de la cueva kárstica y la condición del material de relleno en la cueva, se adoptan diferentes métodos de tratamiento para la cueva kárstica. Los principales son: lanzamiento, consolidación por inyección, construcción por inyección de concreto, colocación de revestimiento de acero, etc. La siguiente es una breve introducción del esquema de construcción para varias formas de cueva kárstica como referencia.

La cueva es de pequeña escala

Si la altura es inferior a 1 m, no hay material de relleno o la cueva está llena de agua, si el agujero se derrumba, primero inyecte agua en el agujero para elevar el nivel del agua, y luego coloque las piezas de arcilla y piedra en bolsas tejidas y sumérjalas hasta el fondo del agujero. El número de bolsas de tierra se determina de acuerdo con la cantidad de fuga de lechada, de modo que la cueva se llene con material de relleno y se forme una pared protectora, y luego continúe la construcción.

La altura de la cueva es de 1-3 m

La cueva está total o parcialmente llena. Cuando el nivel de la lechada cae rápidamente, indica que la cueva se ha conectado con éxito. Después de inyectar lechada en la abertura del agujero, se coloca una bolsa de arcilla en la parte delantera del agujero, seguida de la adición de bolsas de cemento y escombros. La broca agita la mezcla dentro del agujero para formar una pasta de cemento y una pared de grava en el lado este. Una vez que la pasta de cemento ha sellado inicialmente los huecos entre los escombros, se deja sin perturbar durante 24 horas hasta que alcanza la etapa de fraguado inicial. En este punto, la perforación continúa a través de la cueva.

La cueva es más alta que 3 m

La perforación rotatoria se puede combinar con la máquina de hincado de tuberías para la construcción. Se utiliza un revestimiento de acero completo para hundirse en el fondo de la cueva kárstica para formar una pared protectora. Este método permite que el revestimiento de acero se forme en seco sin la necesidad de un revestimiento de lechada, y el revestimiento se puede quitar después de verter. Aunque el uso de un revestimiento de acero completo puede aumentar los costos, sigue siendo más económico en comparación con el llenado del agujero con concreto. Para cuevas kársticas donde la profundidad del agujero excede los 3 m pero se puede formar después de lanzar piedras, pero no se puede llenar con concreto submarino, se puede soldar un revestimiento de 4 mm de espesor a la jaula de acero en la ubicación de la cueva kárstica y colocarlo junto con la jaula de acero, seguido del vertido de concreto submarino.

Los anteriores son varios métodos de tratamiento comúnmente utilizados de perforación rotatoria en el caso de la geología kárstica.

Problemas comunes de la plataforma de perforación rotatoria en estratos de cuevas kársticas de piedra caliza

1. Se producen roturas de dientes y daños en la broca debido a una fuerza desigual durante la perforación

2. El agujero está inclinado al perforar en una superficie rocosa inclinada o en la mitad del lado de la roca

3. La perforación se atasca en el techo de la cueva

4. Se producen fugas de lechada en formaciones geológicas con cavidades y fracturas

5. Agujeros de hundimiento en los estratos por encima de la cueva kárstica debido a la fuga de lechada en la capa kárstica o la capa de relleno inestable de la cueva kárstica

6. Se inyectan grandes cantidades de súper cuadrado en la cueva kárstica

2. Preparación de la construcción

La precisión de la situación de la cueva kárstica en el estudio preliminar impacta directamente en la selección de los planes de construcción, los costos de construcción y el programa de construcción. Por lo tanto, en áreas con desarrollo de cuevas kársticas, cada agujero debe ser inspeccionado. Basado en las diferentes condiciones de desarrollo de la cueva kárstica identificadas en los resultados de la encuesta geológica, se deben adoptar diferentes planes de construcción, y las preparaciones antes de la perforación deben ser exhaustivas para garantizar una planificación clara durante el proceso de perforación.

3. Prevención de daños excesivos a la broca y rotura de dientes

Antes de perforar en la cueva, los dientes de la broca deben reforzarse, y las partes de la broca deben revisarse con frecuencia para detectar grietas en la soldadura. Al perforar en el estrato de la cueva, se puede adoptar el principio de "baja velocidad de perforación y presión variable" para evitar accidentes como rotura de dientes y daños en la broca en la medida de lo posible.

4. Prevención de la desviación del agujero

Al perforar a través de formaciones kársticas, es esencial utilizar una broca tubular y una cuchara de arena en conjunto con el proceso de perforación. Primero, se debe utilizar la broca tubular para formar una guía y crear una superficie libre. Luego, se debe utilizar la cuchara de arena para perforar y eliminar los escombros, evitando la desviación del agujero. Además, aumentar la altura del cucharón de perforación puede mejorar la guía y evitar la desviación del agujero. Operacionalmente, use presión ligera o presión de auto-peso para perforar hasta que la broca esté completamente incrustada en la capa de roca, luego proceda con la perforación normal para evitar la desviación del agujero.

5. Prevención de la perforación

Antes de la construcción, se pueden soldar placas guía en las placas de costilla de la cabeza cuadrada para evitar que el área desde la parte superior de la cabeza cuadrada hasta la parte superior de la tubería de perforación tenga un escalón notable de arriba a abajo, asegurando una transición suave. Si las placas de costilla son lo suficientemente fuertes, también se pueden soldar dientes de corte a un conjunto de costillas diagonales, frente al cuerpo de roca que se está perforando, para cortar la roca y quitar la broca.

Sexto, tratamiento de la lechada

Para abordar las fugas de lechada, es esencial primero estimar el volumen aproximado de la cueva kárstica subterránea. Luego, asegúrese de que el tanque de lechada tenga una capacidad de al menos el doble del volumen de la cueva. La bomba de lechada y la bomba de reposición de agua deben ser más grandes que los modelos estándar para facilitar la rápida reposición de lechada y agua durante las fugas. Además, se debe preparar suficiente material de relleno cerca del sitio de perforación. El modelo de excavadora debe ser de al menos 200 para garantizar un relleno eficiente.

Material de relleno:

1. Una mezcla plástica blanda de bentonita, aserrín, arcilla y cemento con agua añadida.

2. El tamaño de la piedra y la arcilla a granel empaquetada deben considerarse de acuerdo con el tamaño de la entrada de tierra del cucharón de perforación utilizado. La piedra debe ser bloques de lodo, y la dureza debe evitarse demasiado grande.

3. Arcilla en bloque, que es impermeable y tiene buena plasticidad y viscosidad, se puede llenar completamente en el espacio de la cueva kárstica después de llenar y compactar mediante perforación inversa con un cucharón de perforación. No es fácil colapsar el agujero al perforar de nuevo.

Al perforar, se encuentra que el barro en el agujero cae lentamente. Es necesario reponer el barro a tiempo, y la broca se adelanta, y se agrega el material de relleno al agujero, y se introduce la broca. La máquina de perforación flotante e inversa exprimirá el material de relleno 1 en la fisura de la roca para bloquear la pérdida de barro.

Si la superficie del barro cae rápidamente y la fuga es demasiado rápida, es difícil lograr el propósito de llenar dispersando. A tiempo, se debe agregar una gran cantidad de barro y se debe reponer el agua, y la broca debe levantarse rápidamente, y se deben colocar 2 o 3 rellenos en una gran cantidad en poco tiempo, y la broca debe flotar e invertirse hasta que la superficie del barro ya no caiga.

7. Tratamiento de gran cantidad de súper cuadrado

Para cuevas kársticas bajas (menos de 1 metro), y en la profundidad de la cueva, no hay distribución kárstica alrededor de los agujeros de los pilotes, después de la perforación, el concreto se vierte directamente para llenar, una pequeña cantidad de exceso es normal.

Cuando la cueva kárstica es ligeramente más alta (más de 1 metro pero menos de 4 metros) o hay cuevas kársticas distribuidas alrededor de los agujeros de los pilotes a la profundidad de la cueva kárstica, y la profundidad de distribución de las cuevas kársticas es relativamente poco profunda (como dentro de los 15 metros), la cueva kárstica vacía se puede llenar con relleno 2 o 3 y luego perforar de nuevo.

Para cuevas kársticas altas (más de 4 metros), los materiales de relleno anteriores son insuficientes para llenar completamente los vacíos, lo que lleva a una baja eficiencia de relleno y una construcción compleja. En tales casos, se puede utilizar mortero de cemento o concreto de baja calidad para el relleno, y la perforación solo debe continuar después del fraguado inicial del material. Esto requiere que los estratos por encima de la cueva kárstica permanezcan estables durante este período. Además, si la cueva kárstica contiene agua, es crucial considerar cómo el mortero de cemento podría ser diluido por una gran cantidad de agua subterránea, lo que podría afectar su solidificación.

Para cuevas kársticas interconectadas (que se pueden identificar por la profundidad de distribución superpuesta de los agujeros de los pilotes adyacentes), la construcción de pilotes se puede llevar a cabo en grupos. Primero, perfore todos los agujeros de los pilotes en un grupo que estén interconectados con el fondo de la cueva kárstica, luego rellénelos y compáctelos uniformemente. Esto asegura que las cuevas kársticas interconectadas estén completamente llenas, maximizando la eficiencia del uso del concreto. Al construir en grupos, es esencial calcular el tiempo de finalización para este grupo de agujeros de pilotes para asegurar la estabilidad de las paredes de los agujeros antes de verter el concreto.

8. Tratamiento de lodos

Asegure la calidad del barro. Antes de bajar la jaula de refuerzo, la escoria debe limpiarse con una broca de limpieza inferior para asegurar que el concreto se vierta inmediatamente después de bajar la jaula de refuerzo y se minimice el tiempo de prevención del agujero del pilote. Cuando las medidas convencionales no pueden limpiar completamente la escoria, se puede utilizar el proceso de circulación inversa de elevación de gas.