苏丹珊瑚礁灰岩地区地质勘察总结

艺，对苏丹红海沿岸珊瑚礁灰岩地区的工程地质特征及几年来的勘察工作进行了总结。
关键词：苏丹；珊瑚礁灰岩；地质勘察
中图分类号：TU 195+.1
文献标志码：B
Hale Waihona Puke Baidu
文章编号：1002-4972（2009）07-0151-03
Geotechnical investigation of coral-reef limestone area in Sudan
图 2 萨瓦金港区地质剖面图
第7期
梁文成：苏丹珊瑚礁灰岩地区地质勘察总结
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具体小区域内，珊瑚礁灰岩为生物沉积灰岩，与 一般的沉积岩层相比具较大的差异性，如珊瑚礁砂砾 层与珊瑚礁灰岩风化层交错分布、风化强度不一的珊 瑚礁灰岩层交错分布的现象极为明显。地层的交错分 布现象可参见萨瓦金港区地质剖面图 （图 2）。
收稿日期：2009-05-31 作者简介：梁文成（1978—），男，工程师，从事工程地质勘察工作。
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水运工程
2009 年
图 1 萨瓦金港地貌
2 珊瑚礁灰岩地区地层分布规律 我们在阿凯雅～苏丹港～萨瓦金～南萨瓦金一带
自北至南约 150 km 的红海沿岸进了大量勘探工 作，由勘探资料来看，这一带的地层基本为珊瑚 礁灰岩及其风化物，部分区域珊瑚礁灰岩地层中 间夹有冲洪积相的地层。珊瑚礁灰岩是由造礁珊 瑚骨骼沉积、胶结而成的，所以其分布规律服从 珊瑚生长规律，并与相应地质时代的自然环境有 关。宏观而言，珊瑚礁地层分布是比较有规律的， 呈较明显的轮回建造、软硬交替的特征；即造礁 珊瑚经过一个阶段生长后，由于环境变化等原因 而死亡、风化，之后新的造礁珊瑚礁在其之上生
2009 年 7 月 第 7 期 总第 429 期
水运工程 Port & Waterway Engineering
Jul. 2009 No. 7 Serial No. 429
苏丹珊瑚礁灰岩地区地质勘察总结
梁文成
（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）
摘要：描述珊瑚灰岩地区的地貌特征、地层分布规律，分析珊瑚礁灰岩的工程特性，并论述在珊瑚礁灰岩地区的钻探工
limestone area, analyzes the engineering properties of coral -reef limestone, discusses the drilling technology suitable for coral-reef limestone, and gives a summarization to the geological engineering properties of coral-reef limestone at the coast of red sea in Sudan and the geotechnical investigation performance in the past few years.
Key words: Sudan; coral-reef limestone; geotechnical investigation
珊瑚礁是造礁珊瑚群体死亡后，其骨骼和外 壳聚集在一起的沉积建造，其经历生物作用和地 质作用后，成为珊瑚礁灰岩[1]。珊瑚一般生长在海 水温度 20～30°C、水深 0～50 m 的海域，全球的珊 瑚礁主要分布于南北回归线之间的热带海洋中。
长直至死亡、风化，如此循环堆积。 一般来说，表层分布有一层厚度较薄的礁灰
岩硬壳，呈中风化岩状，该层一般厚度不大。其 下卧地层为珊瑚礁碎屑物 （珊瑚砂砾层），一般呈 粗砾砂状～角砾状，其结构疏松，标贯击数小，一 般呈松散状态；我们可将其定名为珊瑚礁灰岩残 积土或珊瑚砂砾层。往下的地层强度较大，多呈 块状、碎块状，我们可根据其标贯击数及岩芯完 整程度定名为全风化珊瑚礁灰岩、强风化珊瑚礁 灰岩、中风化珊瑚礁灰岩。再往下的地层，又是 较早期的一个旋回，交替分布着珊瑚礁灰岩残积 土 （珊瑚砂砾层） 及珊瑚礁灰岩风化层。以此类 推，地层呈多个旋回堆积而成，局部区域可见溶 洞发育。在每个旋回的地层中，基本分布有珊瑚 砂砾层，但埋藏较深的珊瑚砂砾层由于其形成时 代较为久远，且上覆盖压力较大，其一般呈中密 状～密实状。而在部分区域有冲洪积地层发育，由 此可推测，在某个地质时期，冲洪积过程将陆域 的土层搬运至近海中并覆盖原生礁珊瑚，被覆盖 的礁珊瑚死亡，后来新的礁珊瑚又在冲洪积相的 地层之上生长。这进一步说明本区珊瑚礁灰岩地 层是旋回分布的。
地层
全风化珊瑚礁灰岩 强风化珊瑚礁灰岩 中风化珊瑚礁灰岩
表 1 岩石单轴抗压强度
天然状态
饱和状态
苏丹港地区
萨瓦金港地区
苏丹港地区
萨瓦金港地区
1.58～2.80
2.80～3.70
1.30～1.70
2.32～2.90
2.78～3.30
3.27～5.96
3.30～4.10
2.37～5.70
3.23～8.04
通过整个管理团队加强与咨工的全方位的沟 通，项目很快就顺利推进。这表明项目实施过程 的信息量很大，特别是工程需要处理的问题很多， 需要随时随地直接与咨工沟通，及时取得共识， 仅仅固定少数人员与咨工沟通是远远不够的，特
别对于没有经验的咨工更需要及时做好解释工作， 使咨工理解实施项目的技术内涵。
6 结语 EPC堆场的建设管理表明，合理控制开山料指
珊瑚礁岩土作为建筑材料，具较为悠久的历 史，在苏丹可见到很多古老的房子是用珊瑚礁灰 岩块砌成的。而其作为填料，在苏丹沿海地区也
得到广泛应用。工程实践证明，珊瑚礁岩土作为 填料的适宜性较好。
4 珊瑚礁灰岩的钻探工艺 珊瑚碎屑物及珊瑚礁灰岩孔隙发育，渗透
性强，在进行钻探时都会出现漏浆的问题。对 于漏浆的处理，钻探工艺上主要有两种处理方 法：套管护壁和灌浆。根据我们多年钻探积累 的经验，在珊瑚礁灰岩地区钻探采用套管护壁、 泥浆为循环液的正循环钻探工艺更具适宜性、 经济性。因为在珊瑚礁灰岩地层中，漏浆不是 局部钻探进尺段漏浆，而是基本上全孔漏浆， 如果采用灌浆的方法，在工程进度上和材料消 耗上均不合理。采用套管护壁的方法进行钻探 时，在上部松软的珊瑚礁碎屑物层，对套管可 采用打入式跟管护壁，当遇到珊瑚礁灰岩风化
苏丹红海沿岸属热带海洋气候带，常年海水温 度较高，且潮差小，非常适合珊瑚生长发育。近几 年来我们在苏丹东北部沿海进行了大量的地质勘探 及调查工作 ，该地区的浅部地层基本上为珊瑚礁 灰岩及其风化物，属典型的珊瑚礁灰岩地区。
1 珊瑚礁灰岩地区的地貌特征 红海位于阿拉伯半岛与非洲北部之间，海
底 象 一 个 大 的 “ 刻 槽 ”， 海 底 呈 “ V ” 字 形 ， 深 深地嵌进两侧的大陆架之中。红海的构造特征 和地貌特征，决定了苏丹红海沿岸珊瑚礁的地 貌特征。苏丹港沿岸的滨海地貌是典型的岸礁
型珊瑚礁地貌，主要分为礁坪及礁前坡地貌[2]。 该地区礁前坡一般很陡峭，是深海区和浅海区 的分界线，礁前坡以外水深变化剧烈，呈跳跃 式变化，部分地区水深从 1 m 变化到水深 200 m 的水平距离仅约 100 m。礁前坡与海岸线之间为 礁坪，一般来说礁坪地势平缓、水浅，岸侧的礁 坪部分被后方沙漠搬运来的砂土覆盖，已演变为 陆域。礁坪与礁前坡的交界处一般存在新近生长 的造礁珊瑚，高程比礁坪高出约0.3～1.0 m，由 于红海的潮汐变化很小，该凸出的地带把深水 区的海浪拦截于礁坪之外，宛如一道天然的防 波堤。部分地区在礁坪内发育有凹槽与深水区 相连，凹槽水深不等，部分地区临近深水区的 区域水深可达 30 m，一些规模较大的凹槽经人 为改造后成为良好的港口，如苏丹萨瓦金港就 是在礁坪内发育的凹槽的基础上建设而成的， 参见萨瓦金港地貌简图 （图 1）。
标、及时优化设计具有显著的经济效益；提出验 收标准的优先顺序有利于设计优化和项目验收； 在试验区施工同时推进大面积施工是非常必要的， 加快进度避免人机闲置；及时专业的设计服务并 加强与咨工的沟通，能有效地推进项目顺利实施。
参考文献：
[1] JTG F30—2006 公路路基施工技术规范[S]. [2] JTG D30—2004 公路路基设计规范[S].
（本文编辑 武亚庆）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 153 页）
层时，在用岩芯管完成回次钻进后，须先把孔 内的套管用大锤打松后，然后用钻机把套管钻 进入岩层内以达到扩孔效果，当套管底部钻至 钻进回次底部后，把套管提起，接上需要加长 的套管后用打锤将套管打至本次完成的钻进回 次底部。在钻进套管的过程中，因为会大量漏 浆，应采用清水 （海水） 做 冲 洗 液 。 由 于 珊 瑚 礁灰岩及其碎屑物基本没有黏性，以 XY-100 型 钻机的功率和扭矩，可以钻管跟进至地面以下 40 m。当钻机的扭矩不足以钻动套管且 钻 孔 还 存在漏浆现象时，须变径跟管护壁，采用二层 管，以同样的工艺将口径小一级的套管钻至孔 底以防止漏浆。如在苏丹萨瓦金港某工程地质 勘探中，钻孔钻进深度较大，最深的钻孔为地 面以下 62 m，该区域的地层主要为珊瑚礁灰岩 及其碎屑物，中下部地层中夹有冲洪积相的砂 土层及黏性土层，进行外业钻探时漏浆情况严 重，采用跟管护壁的钻探工艺，以 ＃127 套管开 孔 ， 采 用 上 述 的 工 艺 ， ＃127 套 管 可 以 跟 管 至 地 面以下约 40 m，部分钻孔仍有严重漏浆，就以 ＃108 套 管 跟 管 护 壁 ， 直 至 不 存 在 严 重 漏 浆 的 现 象，跟管护壁最深达 52 m。实践证明，在珊瑚 礁灰岩地区采用上述工艺进行钻探，能保证工 程的进度，并节约成本。
经过多年的工程实践，由施工时及工程竣工 后反馈的监测数据来看，根据上述原则来确定珊 瑚礁灰岩地层的承载力是合理的、可靠的。 3.3 可挖性及其用作填料的适宜性
珊瑚礁灰岩地层呈软硬交替分布，总体而言 属开挖困难的地层。在苏丹港及萨瓦金港的多个 工程的港池航道疏浚及基槽的开挖，根据珊瑚礁 灰岩的工程特性，选择采用大型绞吸挖泥船进行 开挖，取得较好的成果，珊瑚礁灰岩绞碎后其管 道输送性较好。
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水运工程
2009 年
沟通得知咨工没有地基处理的经验，担心地 下水渗流带走回填料中的细颗粒材料造成地面沉 降，担心含泥量大影响透水性不能保证强夯效果， 向他们解释一时难以被接受。通过提交试验区检 验报告、现场开挖验证地下水位情况、书信正式 解释、升版设计图纸和技术规格书才得到咨工的 批准同意。总结停工事件的教训，主要是施工前 期人员设备不足、工序衔接不紧凑、局部排水不 到位、文件提交不及时、咨工缺乏工程经验、与 咨工沟通不到位等方面。
3.94～13.55
3.57～5.42
3.41～9.71
MPa
风干状态
苏丹港地区 萨瓦金港地区
4.20～5.39
3.71～6.33
4.65～8.86
3.44～9.35
7.10～12.87
4.04～18.31
对于珊瑚礁灰岩风化层的承载力，可根据其 抗压强度，参照相关规范、按软质岩的承载力范 围值提供，但考虑到珊瑚礁灰岩的多孔性和不均 质性，提供的承载力值宜取较低值。
珊瑚礁灰岩残积土 （珊瑚礁砂砾层） 主要呈粗 砾砂、角砾状，属于碳酸钙质砂砾颗粒，与石英质
砂相比，其形状不规则、结构疏松、多孔、具脆性， 在高压下压缩性较大且易于破碎。在国内也曾有研 究人员对钙质砂粒的变形及强度特性进行试验研究， 试验结果表明，在压强大于 1 000 kPa 的荷载条件 下，钙质砂粒具较明显的变形，砂颗粒趋于破裂破 坏，即钙质砂在同等条件下强度较石英质砂小，由 此可见珊瑚礁灰岩残积土 （珊瑚礁砂砾层） 的承载 力比石英砂的承载力低[3]。一般而言，港工构筑物的 荷载要求不会达到珊瑚礁砂砾变形碎裂的压力，但 安全起见一般提供承载力时宜低于石英砂 10%～ 20％。在提供珊瑚礁灰岩残积土 （珊瑚礁砂砾层） 承载力时，可根据其标贯击数参考相关规范按石英 砂的承载力值适当降低后提供。同时，虽然珊瑚礁 砂砾层内摩擦角比石英砂大，但珊瑚礁砂砾土的颗 粒不规则、具多孔性和脆性，在桩的挤压下变形较 大，颗粒甚至趋于破裂，所以其桩侧摩阻力取值也 应比石英砂低[4]。
LIANG Wen-cheng
(CCCC-FHDI Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510230, China)
Abstract: This paper describes the characteristics of relief and distribution of stratum in the coral -reef
3 珊瑚礁灰岩的工程性质 3.1 岩石抗压强度
在苏丹珊瑚礁灰岩地区勘探中，我们在中风 化岩层中针对有代表性的岩芯采取岩样,并在全风 化岩层和强风化岩层中岩芯呈柱状的部分采取岩 样,对这些岩样进行了单轴抗压强度试验,其试验数 据见表 1。试验数据表明，珊瑚礁灰岩的抗压强度 较小，可归类为软质岩的范畴。 3.2 地基承载力