岩土工程勘察中钻探工艺的选取

施小春

摘 要：近年来，随着我国建筑事业的快速发展，各类建筑在城市中大规模的兴建，人们对建筑质量也越来越关注。建筑的稳定性和可靠性很大程度上取决于地基的承载能力，所以提高地质勘察的准确性不仅可以有效的保证建筑的稳固性，而且还可以提升建筑的耐用性，任何建筑在设计时都会以地质勘察作为设计的重要依据，可以说地质勘察是工程建设的基础工作。在岩土工程勘察中，勘察数据的准确性和可靠性直接关系到整体工程的质量和安全，所以做好工程勘察工作具有必要性。文中地钻探设备和工艺进行了分析，并进一步对不同地层的钻探工艺进行了具体的阐述。

关键词：岩土工程 钻探工艺 复杂地层

中图分类号：TU238 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0078-01

岩土工程是20世纪六七十年代发展起来的，其是集多门学科于一体的新学科，包括岩体工程和土体工程两个方面。由于我国幅员辽阔，地质条件复杂多变，岩土层物理性质也存在着较大的变化，岩土工程勘察通过对施工现场进行钻探、取样来对现场的土体和岩体进行分析和测试，从而确定出岩土的物理力学指标和岩土特性来为后续工程施工提供必要的依据。通过岩土地工程勘察，可以提供准确的数据，有效的为后续工程的施工的质量和安全提供了可靠的保障，而且有利于施工工期的顺利开展，确保了投资效益的实现。

1 钻探设备及工艺

岩土勘探工程是通过钻机钻进地表中，并在地下形成圆柱形的钻孔，从而从钻孔中来获取不同深度的岩芯、土和水样品，获取后的样品经过实验室分析后所得到的资料即是勘探的基础数据。进行岩土勘探时不仅工艺较为复杂，而且具有较强的综合性，因此需要准确划分地层和测定界限，还要做好原位测试工作，对原状土进行采集，所以在岩土工程勘察中，勘察质量往往取决于钻探技术和钻探方法的好坏。

1.1 钻探设备

在进行岩土工程勘探时，进行钻孔所需要的所有装备都可以称之为钻探设备，其不仅包括钻机、钻探用泵、空气压缩机、动力机和传动装置，同时还包括与之配套的钻塔、拧管装置等。其以整体式和组装式两种装载方式存在，而在整体式中还可以将其分为固定式、拖引式和自行式。而且钻探设备按其用途不同还可以进行多种划分，其应用的领域也较为广泛，部分专用钻探设备则专用于其领域内的钻进工作。岩土工程勘探时，通过岩芯钻探设备和取样钻探设备来实现对地质的取样勘察。

1.2 钻进方法

在岩土工程勘察过程中，在进行钻进过程中所采用的一切方法即称为钻进方法。在实际钻进过程中，可以采取的钻进方法较多，不论是按钻进工艺，还是钻进时是否采取岩芯或是回转钻进时破碎岩石所使用磨料的不同，都可以将钻进方法分为不同的类型。但无论哪种钻进方法都是为了在钻进过程中能够实现破碎孔和破碎井底岩石的需要。

2 不同地层的钻探工艺

2.1 粘性土（可塑偏软/硬粘性土）

针对软弱粘性土强度低、压缩性很大且渗透系数很小、触变性及流变性大等特点，可采取重锤冲击钻进和长/短螺旋钻进，如果钻探环境位于地下水位以下，可采取套管螺旋钻进或冲击回转钻进。重锤冲击钻进效率比较低，且对孔底附近一定范围内地层有扰动。螺旋钻进通过电动机带动螺旋钻杆在钻压作用下使钻头回转吃入地层，将地层按螺旋线逐步切削，切刮下的土质碎屑沿螺旋叶片上返到孔口，该方法钻进效率高且不用清洗设备。长螺旋钻进直径应小于1 m，深度不超过15～20 m之间。短螺旋钻进属于非连续型钻机，较之长螺旋钻效率稍低，其孔径多在2～3 m内，钻进深度一般小于30 m，最深不超过50 m。冲击回转钻进对泥浆比例要求较高（表1），避免水流将钻进土层冲散混入泥浆。必要时可在回次终了时，停止送水，增加干钻进尺距离已获得土层样品，或采用双动双管取心钻具。

对于硬塑状粘性土，一般的螺旋钻进在土的粘性较大时易发生埋钻或钻杆折断的现象，且对土层扰动较大，应尽量选用小肋骨钻头，冲击回转钻进方法。冲击回转钻进技术分）液动、气动和气液混合动力三种，具有效率高、钻具转速低、钻头寿命长和孔内事故少等特点。

液动冲击回转钻进以清水或泥浆形成高压作为动力，钻孔直径一般为56～130 mm，最大不超过400 mm，钻孔深可达800～1000 m；气动冲击回转钻进以高压空气为动力，钻孔直径介于65～228 mm之间，最大可达到762 mm。施工中应先慢速钻进，使钻头切入土层后改用中速转进，可加快钻进速度且钻具提升阻力小。

2.2 砂层

该地层的钻探工艺与砂粒粒径有很大关系，且受地下水影响较大。螺旋钻进适合砂土中粘粒含量较高且砂粒主要为粉细砂的地质环境，如果需深孔钻进，可在施工后期换用小直径螺旋钻。粉细砂杂粘性土情况下，应降低钻速，减小钻进压力，泵量调整至适中。回次终了前，应以泥浆清洗钻孔，将孔内悬浮的粉细砂带入泥浆池后方可停泵，减小沉砂卡钻事故发生的几率，停泵后干钻0.3～0.5 m，确保岩心不脱落。对于中粗砂、砾沙以及地下水位以下的沙土，一般采用品字形硬质合金钻头，低转速，灌浆泵吸反循环钻进，过程中需不断浮动钻具，慢提快放，形成空底反循环。因钻头外径略大于岩芯管，所以能很好地约束岩芯管，确保岩芯的原始结构。没回次终了前，以泥浆清洗钻孔，去除空中悬浮粗、砾沙，防止沉砂卡钻。最后停泵干钻0.2～0.3 m，停止浮动钻具精细干烧，防止钻孔周壁坍塌造成废孔，并带出岩芯样品。

2.3 卵石层

在卵石层进行钻探时，其工艺受到的影响较多，所以在不同的地层条件下需要采用不同的钻探工艺来进行勘探工作。对于较薄地层情况下，可以利用泥浆护壁回转方法进行钻进，而当遇到较厚地层时，在粘性土含量较低的情况下，则可以利用跟管进行钻进，确保进尺的连续性和顺利性。利用回转钻时时则适用于地层密实度较高的情况，这样可以有有效的起到保护孔壁坍塌的发生。为了确保孔壁能够得到有效的保护，必要时也可以采用投入粘土球的方法进行钻进。而一时有塌孔现象发生时，则需要采取必要的措施，往往是通过加大泥浆浓度，或是在钻到一定深度后拔出钻具放入跟管的方法来继续进行钻进，而且在对钻进的速度进行有效的控制。利用反丝套管来避免出现丝扣脱滑现象的发生。另外在砂层和卵石层钻进时，则需要采用高质量的泥浆进行钻进，有效的起到保护孔壁的作用。

3 结语

我国地域辽阔，地质条件变化多端，这对岩土工程勘察工作带来了较大的难度。但在当前科学技术快速发展的情况下，我国岩土工程勘察工作取得了较快的发展，钻探工艺得以相继研发出来，在各种复杂的地质环境下都能有相适应的钻工艺。但在具体钻探工作中，由于地质复杂性，所以需要根据现场的实际情况来，来确定钻探技术方案，单独的一种钻探方法或是数据标准是无法满足复杂地质条件钻探需求的，通过灵活选择钻探方法及收集场地内的地层资料信息，对钻探技术方案进行不断的修改，确保实现科学勘探的目的。

参考文献

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