岩土工程勘察中钻探工艺的选取

2016-07-12李萤

大科技 2016年13期

关键词：护壁粘土风化

李萤

（湖南求实项目管理有限公司湖南永州 425000）

岩土工程勘察中钻探工艺的选取

李萤

（湖南求实项目管理有限公司湖南永州 425000）

在岩土工程勘察钻探施工中，如果土层性质不同，则需要根据实际情况采用不同的钻探工艺。对此，本文首先对钻探设备和工艺进行了介绍，然后对不同地层的钻探工艺进行了分析，并以岩溶地区岩土工程勘察为实例，详细探究了钻探工艺的选取方法。

岩土工程；钻探；选取

1 引言

我国土地面积广博，地质条件复杂，在工程建设前，首先需要通过岩土工程勘察了解施工现场的地质情况，从而保障后期工程建设的顺利实施，提高工程建设经济效益。因此，对岩土工程不同地层，必须采取不同的钻探工艺。

2 岩土工程钻探设备及工艺

2.1 钻探设备

在岩土工程勘察过程中，所使用的所有设备统称为钻探设备，具体包括钻机、钻探泵、空气压缩机、动力设备等等。钻探设备装载形式有两种，即整体式和组合式，整体式还可以被分为固定式、托引式和自行式。除此以外，根据钻探设备的使用功能，还可以对其进行进一步分类。在岩土工程勘察中，主要是采用岩芯的钻探设备以及取样设备提取土层样本，然后再进行分析研究，从而掌握地质资料。

2.2 钻进方法

在岩土工程勘察中，所有的钻进施工方法都可以被称为钻进方法。在实际勘察施工中，有很多钻进方法可供选择，但是无论采用何种钻进工艺，都必须结合实际情况选择最适宜的钻进方法，这样才能获得较好的施工效果。

3 不同地层的钻探工艺

3.1 粘性土层

粘性涂层有两种，即软弱粘性土层和可塑偏软粘性土层，由于地下水位以上土层强度较弱，因此，可以采用长螺旋钻进方法，而地下水位以下孔深较深，则可以使用冲击同转钻进方法，如果孔深较浅，则可以使用套管螺旋钻方法。对长螺旋钻进方法和冲击同转钻进方法进行详细分析如下：

（1）在软弱粘性涂层中，长螺旋钻的应用优势十分明显，在实际钻进施工中不仅不需要使用循环液，而且钻进效率较高，而且通过钻进取出的岩芯能够较好的保持地层的天然结构特征。

（2）冲击同转钻进在实际应用中，首先需要设计泥浆配合比，在确保符合护壁要求的基础上减少水泵流量，如果有实际需要，则还可以采用干孔卡取法取得岩芯或者使用双动双管取心钻具或者岩芯，其在岩芯钻取方面应用优势明显。

3.2 砂层

在岩土工程勘察中，砂层钻探工艺与砂粒粒径有很大的关联，而且在钻进施工中，很容易受到地下水的影响。如果岩土工程地质环境中的主要组成为粉细砂，则可以采用螺旋钻进方法，在钻进过程中，如果需要深入钻进，则可以采用小直径螺旋钻进行施工。在回次终了前，应该使用泥浆对钻孔进行清洗，将粉细砂带入泥浆池中，然后再停泵，这样有利于减少事故发生率。停泵后，还应该持续干钻0.4m左右，在此过程中，必须保证岩芯不会发生掉落的问题。如果岩土工程地质主要组成是粗砂或者砾沙，则可以采用品字形硬质合金钻头进行钻进，在钻进施工中，应该以低转速、灌浆泵吸反循环的方式进行钻进。

3.3 卵石层

在对卵石层进行钻进施工时，有很多因素会影响实际施工效果，因此，必须综合考虑地层要求选择钻进工艺。如果地层厚度较小，则可以先采用泥浆护壁回转，然后再进行钻进；如果地层厚度较大，则应该先使用跟管钻具，然后再进行钻进。

3.4 岩溶石灰岩钻进技术

在对岩溶石灰岩进行钻进过程中，主要任务是明确岩溶的发育规律、规模、填充物情况等等。如果岩溶有裂缝，已经产生漏浆的问题，则可以向孔内回填湿粘土球，然后使用钻进对孔内进行挤压，将粘土球挤压成泥浆，然后再将泥浆挤压至孔壁，这样能够达到很好的护壁效果。粘土球的粘性较大，因此不容易被冲洗液冲走，有利于保障钻探的顺利实施。

4 工程实例

4.1 工程概况

拟建工程为高楼建筑群，建设场地内满铺一层地下室结构，建筑基础型式为桩基础形式。该工程位于灰岩分布区，对以往的建设施工进行调查研究发现，在灰岩分布区，有溶洞和土洞。对地层性质进行研究分析，地层中包括素填土（Q43）、含砾粉质粘土（Q31）、粉质粘土（Q32）、塘泥（Q44）、粉质粘土（Q31）和淤泥质粘土（Q42）。

对基岩的岩性特征进行研究，分析结果如下：在施工区域范围内，基岩主要有泥质粉砂岩和寒武纪泥晶灰岩。基岩层的理面倾角比较平缓，综合考虑岩石的类型以及风化程度，可以将其分为三个风化带，具体特征如下所示：

（1）全风化泥质粉砂岩：呈红褐色或者灰黄色，在长期风化作用下，原岩层结构已经受到严重破坏；

（2）强风化泥质粉砂岩：呈红褐色或者灰黄色，母岩成份已强烈风化，岩层中夹有少量的中等风化岩块；

（3）强风化泥晶灰岩：呈现青灰色，厚度较大，母岩成份已强烈风化，有方解石填充，岩层中夹有少量的中等风化岩块。

在对岩土工程进行钻进施工过程中，当钻孔达到23m深度左右时，发现溶洞，溶洞深度达0.6m左右，层顶的高程在-9.6～19.3m之间。

4.2 岩溶发育基岩钻探方案

在本次岩土工程勘察中，结合工程实际需要，选择XY-1型钻机。在钻进施工准备期间，结合以往的施工经验，还需要配备一些辅助工具，包括岩芯管、钻头、套管、膨润土等等，另外，还需要准备一些打捞工具，在进入钻探施工现场后，还需要准备一些粘性较大的粘土。在本次钻探施工中，最大的难点是对于岩溶裂隙位置进行补漏以及对多层溶洞进行成孔施工，保障钻进施工的顺利进行。本次钻进施工采用双层岩芯管金刚石钻头，并使用泥浆护壁方法，这样有利于保证岩体的完整性，从而提高岩溶鉴别准确性。

在钻进施工过程中，如果遇到岩溶裂隙发育区，则会导致泥浆大量流失，最终产生漏浆问题，如果泥浆无法返回至孔口，就会造成钻头烧毁的问题，阻碍钻进施工的正常进行。对于这一问题，可以采用以下方式解决：使用质量较好的膨润土进行护壁，使用水泥浆进行护壁，在此过程中，应该尽量提高泥浆浓度，这样才能达到较好的补漏施工效果。但是，在实际应用中，上述护壁施工方法的应用效果较差。

通过反复研究和尝试，决定在孔内回填粘土块，然后再使用钻进对粘土进行震动挤压，将粘土挤压进岩溶裂隙位置，成为泥浆，然后再进行扫孔，将剩余的泥浆挤压至孔壁位置，通过这种造浆方法能够达到很好的护壁效果。在本次工程钻进施工中，对于护壁的粘土，可以采用施工现场周边的老粘土层，因为老粘土层的塑性较大，而且粘性较大，因此能够达到很好的护壁效果，不容易发生二次渗漏的问题。

4.3 钻探施工其他注意事项

（1）在钻进施工开始前，首先需要结合实际情况编制好勘察纲要，确保内容的完整性，明确勘察方案和目标。另外，还需要对勘察工期和施工工序进行合理安排。勘察纲要编制完成后，还应该进行严格审核，确保其符合工程实际需要，然后再以勘察纲要为指导进行钻进施工。

（2）如果在野外进行钻探施工，则必须严格注意控制施工质量。在施工开始前，首先需要对施工机长进行职业教育培训，并对现场施工管理人员进行监督。另外，还应该对钻机进行质量检查，确保其能够正常投入使用。对于岩土样本，应该及时钻取，然后再根据相关要求进行封样，并及时送至试验室进行检测，做好检测记录。

（3）对岩溶的实际分布情况以及规模形状进行准确的揭露，项目负责人必须根据相关规定指导钻机施工过程，现场技术人员要仔细观察，并进行详细记录。

（4）对于岩土勘察所获得的资料，应该进行仔细的整理，勘察报告必须符合国家规定的要求，所提数据必须保证准确，这样才能反映出岩土工程地质实际情况。