對(duì)巖土工程勘察中鉆探工藝的選取分析

【摘要】萬(wàn)丈高樓平地起，建筑的完成首先得打好堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。在發(fā)展建筑行業(yè)的同時(shí)，質(zhì)量要求越來(lái)越高，工藝選取越來(lái)越嚴(yán)格，而直接影響建筑質(zhì)量和工藝的就是地基基礎(chǔ)，地基基礎(chǔ)的決定因素是巖土地質(zhì)情況，不同的地質(zhì)情況需要用不同的鉆探工藝。

【關(guān)鍵詞】勘察；鉆探工藝；選取

建筑行業(yè)由來(lái)已久，建筑物的完成先要做好準(zhǔn)備工作，也就是地質(zhì)情況的勘察。在巖土工程勘察中，需要針對(duì)不同的土質(zhì)，選取相應(yīng)不同的鉆探工藝，從而取得準(zhǔn)確的巖土數(shù)據(jù)，為建筑物的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供科學(xué)合理的巖土參考數(shù)據(jù)，保障建筑物的穩(wěn)定性。

一、巖土工程勘察的概念

所謂的巖土工程勘察就是對(duì)擬建范圍地質(zhì)情況進(jìn)行勘探觀察分析，選取一定的巖土式樣，把巖土式樣通過(guò)專門的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試手段，從而得出該地質(zhì)的數(shù)據(jù)成果，為建筑工程的設(shè)計(jì)施工提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，打好設(shè)計(jì)和施工基礎(chǔ)。

二、巖土工程勘察中有哪些鉆探方法

鉆探方法主要取決于現(xiàn)有的鉆探設(shè)備，雖然鉆探的方法選擇多種多樣、靈活廣泛，但目的都是一樣，即實(shí)現(xiàn)巖土工程中巖層孔和巖石的破碎取樣。

三、鉆探工藝的選取分析

（一）軟弱粘性土層

在軟弱粘性土層或可塑偏軟粘性土層地質(zhì)情況下，在鉆探過(guò)程中，將螺旋鉆鉆具長(zhǎng)度嚴(yán)格把控在1m左右的長(zhǎng)度范圍，其直徑相對(duì)改換螺旋鉆具鉆孔的直徑而言要稍小，在0.5m至1.0m的范圍之中實(shí)行每回次的進(jìn)尺操作。因?yàn)槁菪@本身就有一定的厚度，在土樣的取出過(guò)程當(dāng)中會(huì)收到一定的擾動(dòng)，產(chǎn)生一定的偏差，為減少這樣不可避免的客觀誤差，每鉆探進(jìn)去1.0m左右的進(jìn)尺，實(shí)際取出的土樣長(zhǎng)度要大于1.0m。另外需要強(qiáng)調(diào)的是，土層的塑性指標(biāo)、螺旋鉆的相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)隨著實(shí)際取出的土樣變化，簡(jiǎn)言之就是，土質(zhì)越軟，就會(huì)產(chǎn)生越小的長(zhǎng)度增加值，通過(guò)這種實(shí)際操作手段，土質(zhì)勘察中層位變化、層位狀態(tài)的分析更準(zhǔn)確。

在軟弱粘性土層中，鉆探速度一般不超過(guò)每分鐘90轉(zhuǎn)至每分鐘100轉(zhuǎn)。在慢速提升以及慢速鉆進(jìn)的步驟中，孔內(nèi)存在的水可以發(fā)揮出一定的潤(rùn)滑作用，這樣可以降低上鉆的阻力。而如果不這樣做就會(huì)導(dǎo)致土樣從葉片上脫落，難以實(shí)現(xiàn)良好的取樣。在提鉆過(guò)程中，假如產(chǎn)生了較大的阻力，應(yīng)該通過(guò)油缸，把鉆具進(jìn)行緩慢的提升，不可以采用回轉(zhuǎn)提升的方法進(jìn)行操作。由于土層較軟，因此提出鉆具之后，土層或許會(huì)發(fā)生縮徑的情況。所以，在以后的鉆探取樣當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)刮落部分進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分，還要對(duì)取樣長(zhǎng)度進(jìn)行精確的計(jì)算。

（二）硬粘性土層

硬粘性土層情況一般是堅(jiān)固粘性土、硬塑粘性土或是可塑偏硬粘性土，針對(duì)這種地質(zhì)條件，一般在巖土工程勘察中選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆探工藝。這種工藝要先以比較慢的速度鉆進(jìn)，這樣做可以讓鉆頭更好同時(shí)更全面地在圖層中切入，如果慢速鉆進(jìn)碰到非常堅(jiān)硬的土層，可以進(jìn)行適當(dāng)加壓鉆探，當(dāng)鉆探設(shè)備切入到土層后，可以適當(dāng)加快鉆探速度，一般采取的是中速，這樣做不單是節(jié)約時(shí)間，更主要的是能夠有效地減小鉆探設(shè)備受到的阻力。當(dāng)鉆探完成提升鉆探設(shè)備的過(guò)程中，要嚴(yán)格控制提升速度避免出現(xiàn)孔底形成真空的情況。在實(shí)際作業(yè)中，還會(huì)出現(xiàn)這樣的意外狀況，比如在鉆探的時(shí)候突然卡鉆了，這時(shí)候切忌慌亂或是直接將鉆探設(shè)備提升，而是要把巖芯擰斷，以降低提升阻力。

在沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制水泵的流量。在對(duì)可塑偏硬粘性土進(jìn)行鉆進(jìn)的過(guò)程中，適宜采用低速的水泵流量。如果對(duì)硬塑粘性土和堅(jiān)硬粘性土進(jìn)行鉆探時(shí)，這時(shí)候適宜采用中速的水泵流量。在采取巖芯的過(guò)程中，獲取方法可以采用干孔法取法。另外，在提鉆過(guò)程中，要盡可能避免巖芯脫落，從而使巖芯采取率得到良好保證。可以應(yīng)用在活動(dòng)分水頭球鉆具中，這樣能夠更好地實(shí)現(xiàn)干鉆取芯。

（三）砂層

在砂層的鉆探工藝選取中，先要看砂層顆粒的直徑，不同直徑大小的砂層顆粒選擇的鉆探工藝也不盡相同。

先講粒徑大的，即礫砂、中粗砂，這種砂一般采用灌漿無(wú)泵反循環(huán)的鉆探工藝，通過(guò)低速鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，將鉆進(jìn)不斷浮動(dòng)，及時(shí)采取快速下放同時(shí)提升的時(shí)候要緩慢的措施，這樣就可以在巖孔底部形成反循環(huán)。鉆探設(shè)備提出來(lái)的時(shí)候要注意，先要及時(shí)地通過(guò)清泥漿進(jìn)行洗孔，這道程序必不可少，這樣做可以保證趨于完美的卡芯效果和取芯率。只有待懸浮在孔里面的礫砂、中粗砂悉數(shù)被泥漿帶入到泥漿池以后才可以終止泵的工作，這樣整個(gè)工序才完成，同時(shí)還有效避免了一些麻煩，如卡鉆現(xiàn)象。另外，還需要進(jìn)行0.2m至0.3m的停泵干鉆，與此同時(shí)停止浮動(dòng)鉆具進(jìn)行干鉆取芯。

再看粒徑小的，即粉細(xì)砂夾粘性土。這種地質(zhì)情況在鉆進(jìn)的過(guò)程當(dāng)中，最關(guān)鍵的是控制鉆進(jìn)過(guò)程中的鉆進(jìn)壓力，與此同時(shí)還要盡可能地控制上下浮動(dòng)。用低鉆速，調(diào)整到似流狀態(tài)的泵量，然后開(kāi)始進(jìn)行鉆進(jìn)。在每回次結(jié)束之前，還是要用清泥漿對(duì)孔進(jìn)行清洗，將其中懸浮的粉細(xì)砂帶入泥漿池，再停泵，防止沉砂卡鉆的發(fā)生。然后0.3m到0.5m的停泵干鉆一樣進(jìn)行，防止巖芯脫落。

（四）碎石層

碎石層也分成幾種不同的種類，不同種類的碎石層采用相應(yīng)不同的鉆探工藝。分類依據(jù)主要是參照其密實(shí)程度，即密實(shí)的碎石層、稍密到中密的碎石層、松散的碎石層。一般情況下，鉆孔壓力需要控制在200kg至300kg的范圍。

密實(shí)的碎石層假如有粘性土填充，而且含水率較小，就運(yùn)用合金干鉆的鉆探工藝。在其鉆探過(guò)程中，先將相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)調(diào)到比較低的數(shù)據(jù)上，隨著鉆探設(shè)備的不斷深入，受力逐漸變大，這時(shí)候就要把相應(yīng)的數(shù)據(jù)調(diào)大。與此同時(shí)，在鉆探的過(guò)程中要經(jīng)常性地對(duì)鉆探設(shè)備進(jìn)行上下活動(dòng)，這樣才可以鉆探更均勻，還可以防止鉆頭被堵或是被卡助灼燒的現(xiàn)象發(fā)生。

稍密到中密的碎石層要是有粘性土填充，而且含水率較小，那就采用回轉(zhuǎn)跟管的鉆探工藝。在鉆探過(guò)程中，速度一般控制在每分鐘20至40轉(zhuǎn)的范圍。當(dāng)鉆探設(shè)備能夠持續(xù)在穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)狀態(tài)的時(shí)候，可以適當(dāng)?shù)丶哟筱@進(jìn)參數(shù)，而當(dāng)出現(xiàn)不平穩(wěn)的急劇變化時(shí)則要迅速提鉆，防止設(shè)備的損壞。

松散的碎石層假如只含有少量粘性土，其植物膠護(hù)壁效果必然非常有限，采用跟管鉆探工藝。跟管的長(zhǎng)度一般在3m至6m，速度控制在每分鐘30轉(zhuǎn)至60轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)。另外要避免隨意對(duì)鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行變更。與此同時(shí)，還可以采用投粘土球的鉆探工藝，但需要注意避免過(guò)分地追求進(jìn)尺而造成孔內(nèi)坍塌的事故。

（五）基巖層

基巖層中最關(guān)鍵的鉆探部分是巖溶發(fā)育地段。一般而言，巖芯采取率不低于80%，對(duì)于軟巖和破砕巖石而言其采取率要不低于65%。在巖溶發(fā)育地段其沖擊成孔需要在注漿凝固以后才進(jìn)行操作，當(dāng)巖面的傾斜度比較大的時(shí)候，鉆頭擺動(dòng)撞擊護(hù)筒或是孔壁時(shí)，需要及時(shí)地回填比巖層還要堅(jiān)硬的片石，使孔底出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)后在轉(zhuǎn)入正常沖孔。

結(jié)語(yǔ)：

建筑工程高速發(fā)展，巖土工程的勘察與建筑發(fā)展密不可分，每一塊地基基礎(chǔ)都有其獨(dú)特性質(zhì)，在這樣一個(gè)地大物博的國(guó)家，地質(zhì)情況更是多種多樣，鉆探工藝的選取又影響著勘察工作，因此鉆探工作就更顯得重要。做好鉆探工作、選取合適的鉆探工藝使建筑安全和質(zhì)量的保障。

作者簡(jiǎn)介：

朱黔（1967-7）女 本科 巖土工程師 主要從事：巖土勘察。