岩土工程中勘察钻探技术的应用

李志军

（北京东方新星石化工程股份有限公司　北京市　100070）

进入新世纪之后，我国的经济发展取得了令世界瞩目的成绩，随着国民经济的快速发展，一些工业与民用的建筑项目随之迅速崛起。在各种工程项目中，不同的项目分别拥有专属自身工程的规范，但是在对于地基的承载力方面，比如对建筑物的沉降与变形，在该方面的要求都是一致的。这就可以反映出，对地质进行勘察时所获得的资料的准确性是非常重要的，这是建筑项目在进行设计时所需要的重要依据，因此说对岩土的物理力学标准以及特点进行分析是非常重要的一项工作。工程勘察最主要的目的就是对浅层的地质情况进行了解，但是在实际的工作过程中，土层因为性质的不同而使得变化较大，这就要求在进行勘察的时候需要根据不同的土层使用不同的钻探技术。本文将根据不同的土层结构来对土质的勘察进行多角度的分析，并给出相应的工艺选择。

1　对钻探设备进行选择时的注意事项

在对钻杆进行选择的时候需要注意：首先要按时认真的检查钻杆轴线中的直线度，保证直线度的误差不能超过0.01%；对钻机的钻杆要配备两套，钻探的直径分别为42mm与50mm，其中42mm钻杆主要是在钻探过程中遇到软层或者较硬的土层时进行钻进，或者是进行原位测试的时候使用，50mm钻杆则主要对硬层地质进行钻进。进行两套钻杆的配备，可以有效避免因为钻杆折断或者脱落而造成的工程进度的停滞，有效的保证工程的进度。

当前岩土工程勘察中使用到最多的钻头主要有两种：①螺旋钻；②硬质合金取芯钻。对钻头进行选择要根据钻进的方法进行合适的选择，其中螺旋钻主要的特点就是能够进行螺旋钻进，而硬质合金取芯钻则主要应用在对硬质合金的钻进。通常情况下，螺旋钻主要包含以下几种，分别是长螺旋钻、短螺旋钻、环状螺旋钻、振动螺旋钻，套管螺旋钻与麻花钻。接下来就对不同的地层使用到的不同钻进方式以及相应钻具的选择进行分析。

2　选择钻头时的注意事项以及岩芯管时需要掌握的重点

（1）土层较弱以及偏软粘性土层的钻进。通常情况下，地下水位之上的土层强度比较小，土层相对比较软弱，拥有比较大的粘性，这种土质最适合的就是重锤冲击钻进以及螺旋钻进，使用到的钻最好是长螺旋钻。而如果是地下水位之下的土层，孔深比较浅的，最适合的是套管螺旋钻；孔深比较深的，则需要使用冲击回转钻。以下将对冲击回转的钻进方法进行详细的介绍。

选择冲击回转进行钻进的方式，首先要做到的就是对泥浆比例的配置，主要是在进行护壁的时候使用，在进行该项工作的时候需要对水泵的流量进行控制，水流不能太大，否则容易将土层冲散。此外还要保证不能使其与其它泥浆产生混淆，如果关键时刻出现该问题，可以使用孔卡取法对岩芯进行获取。在回次终了之时，要求立即关闭供水，直接进行一段距离的干钻，通常情况下保证深度1m即可，这样可以对还没有及时排出的岩粉进行有效的使用，最终使得岩芯可以挤塞住，之后通过回转将其扭断之后进行提出。另外还可以选择使用双动双管取芯钻具，使用该钻具能够对岩芯的采取率进行有效的控制，也可以提钻时候的岩芯掉落进行有效的预防，而使用活动水分投球钻具则可以取得最好的干钻取芯效果。

（2）硬塑土层与粘性坚硬土层的钻进。如果土层的可塑比较偏硬，坚硬粘性也是比较大的，需要使用的是冲击回转钻进，最好的钻具则是小肋骨钻头，肋骨需要比岩芯管大上1～1.4cm，这样的优势是能够保证肋骨钻头对粘性土的切削作用，对于土层所产生的干扰也是非常小的，在钻进的过程中也不会受到土层厚度或者是埋深的影响，能够对土体的分层进行非常有效的保证。

对岩土进行勘察中，想要提高勘察的效率，应用最多的则是螺旋钻。但是如果勘探中的土层拥有比较大的强度，就会使得螺旋钻的优势在钻进过程中被全部覆盖。如果使用螺旋钻对该种土层进行钻进，需要注意的是要对螺旋钻旋距进行有效的掌握，如果钻进过程中的土层粘性变得小了，就要将螺旋旋距控制的小一些，如果钻进过程中的土层粘性比较大，则需要将螺旋钻旋距依据实际的状况进行适当的调大。在钻具与土体的接触面积比较大的时候，面对粘性比较大的土层，还要对钻进的速度与进尺进行有效的掌握，否则就有可能造成埋钻甚至是钻杆折断的问题，因此需要特别注意。

（3）砂层钻探的注意事项。对砂层进行钻探的时候要着重考虑到地下水的影响，如果砂层在地下水之上，需要对砂土的粒径与粘粒含量进行掌握；如果粘粒的含量比较大，以及都是粉细砂，此种情况下需要使用的是螺旋钻进的方式。如果孔深比较深，在钻进过程中需要根据实际情况更换直径更小的螺旋钻。

如果是粗砂，砾砂，并且砂层在地下水位之下，使用的则是品字形的硬质合金钻头。该钻头的外直径要大于岩芯管，这样便可以对岩芯管进行有效的控制，可以保证岩芯管能够稳定的回转，也不会对岩芯管的原始结构造成破坏，降低了孔壁塌落产生的几率。在进行实际的钻进中，需要使用泥浆护壁，泥浆的稠度要根据砂砾的粒径进行合理的控制。如果钻进过程中泥浆护壁不能满足钻进的要求，就需要使用套管跟进钻探的方式进行工作，这样可以有效的避免孔壁塌落产生的各种问题，比如埋钻与废孔等。

3　对不同岩土条件进行不同钻探技术时的注意事项

（1）可塑偏硬土层与坚硬粘性土层的钻探技术分析。如果是硬粘性比较大的土层最佳的选择还是回转钻进，具体的操作步骤为：首先需慢慢进行钻进，这样可以保证钻头能够进入土层，如果钻进中感觉遇到了比较坚硬的土层，钻头钻进存在难度的时候，则可以利用适合的压力进行解决。钻头在进入土层之后需要使用中速档进行钻进，中速档最大的特点就是钻进速度比较快，钻具在进行提升的时候也不会受到阻力的影响。在钻具提升的过程中需要对速度进行有效的把控，千万不能让孔底出现真空，对先钻进行有效的预防，每次钻进的距离保持在30～50cm。钻进过程中如果发生卡钻，严禁使用转升的办法进行处理，这是因为粘性土存在比较大的抗拉强度，如果想对提升过程中产生的阻力进行降低，需要对岩芯进行拧断的处理。

（2）砂层钻探技术分析。粉细砂中掺杂粘性土的土层在钻进的时候需要特别注意的是，钻进中的压力不能太大，更不要出现上下幅度的动作，对于钻进速度要进行低钻速的控制，要将泵量调整到似流之势之后再进行钻进的活动。在每个回次终了之前还需要使用泥浆进行洗孔，泥浆能将孔中悬浮的细砂全部带到泥浆池之后在对泵进行关停，这样就可以降低因为沉沙而造成的卡钻的问题。将泵进行关停之后，在进行0.3～0.5mm的干钻工作，以保证岩芯不会出现脱落的问题。

对中粗砂土层或者砾砂土层进行钻进的时候需要使用的钻进方式为灌浆无泵反循环钻进，在进行钻进的时候尽量保证低转速，对钻具采取不间断浮动操作，可缓慢上提，然后再迅速的进行下放，使之在孔底形成一种反循环。使用该方式进行钻进需要注意的是，首先是保证取芯率与卡芯的效果，每回次终了前也要使用清洗浆对孔进行清洗，等到泥浆将孔中的悬浮砂砾全部带走之后将泵进行关停，降低因为沉砂造成卡钻的风险。最后在停泵之后也要进行干钻，一直到钻具出现浮动为止。

4　结语

岩土工程勘察钻研中，相关的技术已经发展到了比较成熟的地步，使用这些技术在对岩土工程进行勘察的时候能够取得非常好的效果，对以后工程的动工建设以及检测等其他工程环节起到重要的保障，也提供了一定的基础依据。在对岩土进行钻探的实际工作中，出现一些问题也是在所难免的，比如钻孔内部的一些问题，只要对问题进行详细的分析与研究，得到问题产生的最终来源，才能从根本上来对问题进行解决，从而保证工程的安全稳定进行。总之，随着科技的不断进步，钻探技术必然也不断的进行创新，使得技术朝着更加先进的方向发展，从而更好的为我国的工程建设大局进行服务。