岩土工程勘察中钻探工艺的选取分析

杨正雄　闵川

（江西有色地质勘查五队　江西　九江　332000）

岩土工程勘察中钻探工艺的选取分析

杨正雄闵川

（江西有色地质勘查五队江西九江332000）

随着我国社会经济水平和工程建筑领域的不断发展，城市化建设进程的不断加快使得人们的生活水平实现了较大程度的提高，社会各界对于建筑工程的施工建设质量也提出了越来越高的要求。前期的水文地质勘察工作是岩土工程施工建设开始之前的重要工作内容，对于工程的建设质量、人们的人命安全和社会的稳定发展具有十分重要的现实意义，特别是在科学技术水平不断提高的现阶段，钻探工艺的创新与发展为岩土工程勘察工作起到了极大的促进作用，为此，本文对岩土工程勘察中钻探工艺的选取问题进行了分析。

岩土工程；地质勘察；钻探工艺；选取

前言

在我国工程建设领域不断发展的现阶段，对于人们生活水平的提高和社会经济的发展起到了极大的促进作用，而地质勘察又是岩土工程建设中的重要工作内容，其勘察结果的水平直接影响着工程建设的整体质量，与人们的生命健康、财产安全和社会稳定发展是息息相关的，然而对于钻探工艺的不合理应用又是制约地质勘察质量的重要影响因素，特别是在我国科学技术水平不断提高的当下，钻探工艺的创新发展为岩土工程勘察质量的保证提供了前提条件，只有根据岩土工程建设的实际情况来选择最适合的钻探工艺，才能保证岩土工程施工建设的进度和质量，推动我国建筑工程领域的可持续发展。

1　岩土工程勘察中钻探工艺现状

岩土工程勘察是指通过测绘、勘探和调查等方法，对工程施工建设场地的水文地质环境条件的参数变化和空间分布情况进行及时的获取和分析，为后期的施工建设提供科学的可参考依据。钻探工艺是保证岩土工程勘察工作顺利进行的前提基础，但是由于受到多种因素的影响，使得钻探工作呈现出以下几方面的问题，严重制约了勘察工作的质量和效率：

（1）钻探效率较低。一些岩土工程的施工建设场地的岩体较为散碎，存在较大的裂缝和溶洞，再加之不规范的操作，会使得钻探的阻力较大，出现因碎石和溶洞泥卡埋钻具的问题，甚至会使得钻具折断。

（2）钻孔涌水、漏水。由于岩土工程施工建设场地的地下水较为丰富，其水力联通关系的复杂化会使得地势较为低洼的地区出现涌水的问题，当钻机钻探触碰到裸露或半裸露的岩溶高地，常常会发生钻孔漏水的现象，且地下承压水水头较高，又会增加止水的难度。

（3）钻探场地地基不稳。钻探设备通常都会设置在地基较为不稳定的地区当中，由于地形的复杂性以及溶蚀面的存在，在钻探设备机械振动的荷载和冲洗液的冲蚀作用下，会造成地基失稳或下陷的结果，导致钻探设备沉入井坑之中。

2　岩土工程勘察中钻探设备的选取

岩土工程勘察中所使用到的钻探工具主要包括了钻杆、钻头和岩心管，针对不同的土层特性要选择不同的钻探设备，一方面要满足钻探工艺的实际要求，另一方面要保证勘察工作的质量，主要分为以下几方面：

2.1钻杆的选取

在岩土工程勘察工作中，在钻机方面的应该配备两套钻杆，其中一套是直径为50mm的钻杆，主要负责对硬层岩土实现钻进，同时还可以有效的预防钻杆折断和脱落现象的发生；另一套是直径为42mm的钻杆，主要负责对较硬土层和软土层的钻进及其原位试验；为了保证勘察工作的质量，要对钻杆轴线的直线度进行定期的检查，使其误差小于0.1%。

2.2钻具的选取

2.2.1可塑偏硬、硬塑和坚硬粘性土层

由于此类土层的实际强度较低，如果是在地下水位以下，当孔深较浅的时候可以选择套管螺旋钻，当孔深较深的时候则需要选择冲击回转钻进。为了避免因水流较大而将土层冲散后与泥浆相混合，宜采用干孔卡取的方法来获取岩芯，且长螺旋钻在软弱粘性土层中的钻进效率较高，且不需要使用循环液，虽然获取的岩芯受到了扰动破坏，但是仍然可以对地层的天然结构实现清晰的观察，并不影响对土层结构和状态的分析。

2.2.2砂层

泥浆的稠度是由砂砾粒径的大小所决定的，当钻头的外径比岩芯管稍大的时候，能够对岩芯管起到较好的约束作用，因此，在地下水位以上的中粗砂和砾砂层，或是地下水位以下的砂土层中进行钻探，适宜选取品字形的硬质合金钻头，其稳定的回转性能够保证岩芯的原始结构不会受到破坏；另外，为了避免出现孔壁塌陷而导致埋钻的现象发生，需要使用泥浆进行护壁，或是用套管进行跟进钻探。

2.2.3卵（碎）石层

在该层中，钻具的选取应对其中的充填物和地下水位的情况进行考量。卵（碎）石层中含有大量的粘性土，在地下水位以上的部分是以粘性土填充为主的，然而，在地下水位以下的层次中，由于受到地下水的影响，使得孔壁及其出现坍塌的问题，考虑到粘土粒自由表面的张力较大和粘结力较强，应选取单管岩芯管或是加厚螺旋钻，同时还可以在其表面使用角锥或一字钻头进行直接钻孔，然后继续钻进。

3　岩土工程勘察中钻探技术的选取

3.1软弱粘性土层和可塑偏软粘性土层

由于螺旋钻自身就具有一定的厚度，取出的土样会受到一定程度的扰动，其螺旋钻进尺1m，实际取出的土样长度要大于1m，因此螺旋钻钻具整个叶片的长度要控制在1m左右，且为了保证层位变化及其状态分析的准确性，每次进尺的范围要控制在0.5～1m的范围当中；为了减少钻阻力，应该将钻具的钻速控制在90～100r/min的范围之内，因为如果钻具的钻速过高，就会对地下水产生不良的作用，使得叶片上的土样脱落，无法实现地质勘察的目的。

3.2可塑偏硬、硬塑和坚硬粘性土层

在切入土层之后，应进行中速档钻进，且在硬粘性土层中优先选择回转钻进的方式，为了保证孔底不会形成真空的状态，还要对钻具提升的速度进行合理的控制；由于粘性土具有一定的抗拉强度，为了减少钻进的阻力，应该事先拧断岩芯；同时，为了保证岩芯的提取率，在对可塑偏硬的粘性土进行钻进作业的时候，防止岩芯脱落，要将水泵的流量控制成低速，对坚硬和硬速粘性土的时候要将水层的流量控制为中速，并采取干孔卡取的方法来采取岩芯。

3.3砂层

地层钻探工艺的选择与地层颗粒粒径大小具有密切的关系，为了避免出现沉砂卡钻的现象，保证岩芯不会脱落，在对砂层进行钻进的时候，要在停泵之后干钻0.3～0.5m，并且要采取低钻速，使得钻进的压力不会太大，防止出现上下活动；另外，在对砂层进行钻进的时候，在每回次结束之前，应使用清泥浆进行洗孔，在孔内的悬浮细砂均被带入泥浆池之后再停泵。

3.4卵（碎）石层

在对卵（碎）石层进行钻探工艺的选择的时候，要充分的考虑到该地层的含水率、密实度以及是否有粘性土充填等方面，且通常情况要将钻孔压力控制在200～300kg之间。在中粗砂或砾砂的土层结构当中，可以采用灌浆无泵反循环的钻进方式，并在每回次结束之前使用清泥浆洗孔，同时使用不再浮动的钻具进行干钻卡芯；除此之外，为了避免出现沉砂卡钻的现象，应停泵干钻0.2～0.3m。

4　结束语

综上所述，工程建筑行业的不断发展为我国国民经济水平的提高提供了强而有力的支持，而岩土工程地质勘察又是保证建设场地合理选择、设计方案准确、工程建设质量可靠的关键之所在，特别是对岩土性质、水源分布、地形地貌等方面的勘察，对于是施工方案的设计和成本预算控制具有十分重要的现实意义。因此，为了提高岩土工程勘察工作的水平，必须要根据地质条件的实际情况来选择最为适合的钻探设备和钻探技术，以保证建筑结构的稳定性、安全性和长期使用性。

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TU195

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2015-10-1