巖土工程中勘察鉆探技術(shù)的應(yīng)用

李志軍

（北京東方新星石化工程股份有限公司　北京市　100070）

進(jìn)入新世紀(jì)之后，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了令世界矚目的成績，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一些工業(yè)與民用的建筑項目隨之迅速崛起。在各種工程項目中，不同的項目分別擁有專屬自身工程的規(guī)范，但是在對于地基的承載力方面，比如對建筑物的沉降與變形，在該方面的要求都是一致的。這就可以反映出，對地質(zhì)進(jìn)行勘察時所獲得的資料的準(zhǔn)確性是非常重要的，這是建筑項目在進(jìn)行設(shè)計時所需要的重要依據(jù)，因此說對巖土的物理力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)以及特點進(jìn)行分析是非常重要的一項工作。工程勘察最主要的目的就是對淺層的地質(zhì)情況進(jìn)行了解，但是在實際的工作過程中，土層因為性質(zhì)的不同而使得變化較大，這就要求在進(jìn)行勘察的時候需要根據(jù)不同的土層使用不同的鉆探技術(shù)。本文將根據(jù)不同的土層結(jié)構(gòu)來對土質(zhì)的勘察進(jìn)行多角度的分析，并給出相應(yīng)的工藝選擇。

1　對鉆探設(shè)備進(jìn)行選擇時的注意事項

在對鉆桿進(jìn)行選擇的時候需要注意：首先要按時認(rèn)真的檢查鉆桿軸線中的直線度，保證直線度的誤差不能超過0.01%；對鉆機的鉆桿要配備兩套，鉆探的直徑分別為42mm與50mm，其中42mm鉆桿主要是在鉆探過程中遇到軟層或者較硬的土層時進(jìn)行鉆進(jìn)，或者是進(jìn)行原位測試的時候使用，50mm鉆桿則主要對硬層地質(zhì)進(jìn)行鉆進(jìn)。進(jìn)行兩套鉆桿的配備，可以有效避免因為鉆桿折斷或者脫落而造成的工程進(jìn)度的停滯，有效的保證工程的進(jìn)度。

當(dāng)前巖土工程勘察中使用到最多的鉆頭主要有兩種：①螺旋鉆；②硬質(zhì)合金取芯鉆。對鉆頭進(jìn)行選擇要根據(jù)鉆進(jìn)的方法進(jìn)行合適的選擇，其中螺旋鉆主要的特點就是能夠進(jìn)行螺旋鉆進(jìn)，而硬質(zhì)合金取芯鉆則主要應(yīng)用在對硬質(zhì)合金的鉆進(jìn)。通常情況下，螺旋鉆主要包含以下幾種，分別是長螺旋鉆、短螺旋鉆、環(huán)狀螺旋鉆、振動螺旋鉆，套管螺旋鉆與麻花鉆。接下來就對不同的地層使用到的不同鉆進(jìn)方式以及相應(yīng)鉆具的選擇進(jìn)行分析。

2　選擇鉆頭時的注意事項以及巖芯管時需要掌握的重點

（1）土層較弱以及偏軟粘性土層的鉆進(jìn)。通常情況下，地下水位之上的土層強度比較小，土層相對比較軟弱，擁有比較大的粘性，這種土質(zhì)最適合的就是重錘沖擊鉆進(jìn)以及螺旋鉆進(jìn)，使用到的鉆最好是長螺旋鉆。而如果是地下水位之下的土層，孔深比較淺的，最適合的是套管螺旋鉆；孔深比較深的，則需要使用沖擊回轉(zhuǎn)鉆。以下將對沖擊回轉(zhuǎn)的鉆進(jìn)方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

選擇沖擊回轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)的方式，首先要做到的就是對泥漿比例的配置，主要是在進(jìn)行護(hù)壁的時候使用，在進(jìn)行該項工作的時候需要對水泵的流量進(jìn)行控制，水流不能太大，否則容易將土層沖散。此外還要保證不能使其與其它泥漿產(chǎn)生混淆，如果關(guān)鍵時刻出現(xiàn)該問題，可以使用孔卡取法對巖芯進(jìn)行獲取。在回次終了之時，要求立即關(guān)閉供水，直接進(jìn)行一段距離的干鉆，通常情況下保證深度1m即可，這樣可以對還沒有及時排出的巖粉進(jìn)行有效的使用，最終使得巖芯可以擠塞住，之后通過回轉(zhuǎn)將其扭斷之后進(jìn)行提出。另外還可以選擇使用雙動雙管取芯鉆具，使用該鉆具能夠?qū)r芯的采取率進(jìn)行有效的控制，也可以提鉆時候的巖芯掉落進(jìn)行有效的預(yù)防，而使用活動水分投球鉆具則可以取得最好的干鉆取芯效果。

（2）硬塑土層與粘性堅硬土層的鉆進(jìn)。如果土層的可塑比較偏硬，堅硬粘性也是比較大的，需要使用的是沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，最好的鉆具則是小肋骨鉆頭，肋骨需要比巖芯管大上1～1.4cm，這樣的優(yōu)勢是能夠保證肋骨鉆頭對粘性土的切削作用，對于土層所產(chǎn)生的干擾也是非常小的，在鉆進(jìn)的過程中也不會受到土層厚度或者是埋深的影響，能夠?qū)ν馏w的分層進(jìn)行非常有效的保證。

對巖土進(jìn)行勘察中，想要提高勘察的效率，應(yīng)用最多的則是螺旋鉆。但是如果勘探中的土層擁有比較大的強度，就會使得螺旋鉆的優(yōu)勢在鉆進(jìn)過程中被全部覆蓋。如果使用螺旋鉆對該種土層進(jìn)行鉆進(jìn)，需要注意的是要對螺旋鉆旋距進(jìn)行有效的掌握，如果鉆進(jìn)過程中的土層粘性變得小了，就要將螺旋旋距控制的小一些，如果鉆進(jìn)過程中的土層粘性比較大，則需要將螺旋鉆旋距依據(jù)實際的狀況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)大。在鉆具與土體的接觸面積比較大的時候，面對粘性比較大的土層，還要對鉆進(jìn)的速度與進(jìn)尺進(jìn)行有效的掌握，否則就有可能造成埋鉆甚至是鉆桿折斷的問題，因此需要特別注意。

（3）砂層鉆探的注意事項。對砂層進(jìn)行鉆探的時候要著重考慮到地下水的影響，如果砂層在地下水之上，需要對砂土的粒徑與粘粒含量進(jìn)行掌握；如果粘粒的含量比較大，以及都是粉細(xì)砂，此種情況下需要使用的是螺旋鉆進(jìn)的方式。如果孔深比較深，在鉆進(jìn)過程中需要根據(jù)實際情況更換直徑更小的螺旋鉆。

如果是粗砂，礫砂，并且砂層在地下水位之下，使用的則是品字形的硬質(zhì)合金鉆頭。該鉆頭的外直徑要大于巖芯管，這樣便可以對巖芯管進(jìn)行有效的控制，可以保證巖芯管能夠穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)，也不會對巖芯管的原始結(jié)構(gòu)造成破壞，降低了孔壁塌落產(chǎn)生的幾率。在進(jìn)行實際的鉆進(jìn)中，需要使用泥漿護(hù)壁，泥漿的稠度要根據(jù)砂礫的粒徑進(jìn)行合理的控制。如果鉆進(jìn)過程中泥漿護(hù)壁不能滿足鉆進(jìn)的要求，就需要使用套管跟進(jìn)鉆探的方式進(jìn)行工作，這樣可以有效的避免孔壁塌落產(chǎn)生的各種問題，比如埋鉆與廢孔等。

3　對不同巖土條件進(jìn)行不同鉆探技術(shù)時的注意事項

（1）可塑偏硬土層與堅硬粘性土層的鉆探技術(shù)分析。如果是硬粘性比較大的土層最佳的選擇還是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，具體的操作步驟為：首先需慢慢進(jìn)行鉆進(jìn)，這樣可以保證鉆頭能夠進(jìn)入土層，如果鉆進(jìn)中感覺遇到了比較堅硬的土層，鉆頭鉆進(jìn)存在難度的時候，則可以利用適合的壓力進(jìn)行解決。鉆頭在進(jìn)入土層之后需要使用中速檔進(jìn)行鉆進(jìn)，中速檔最大的特點就是鉆進(jìn)速度比較快，鉆具在進(jìn)行提升的時候也不會受到阻力的影響。在鉆具提升的過程中需要對速度進(jìn)行有效的把控，千萬不能讓孔底出現(xiàn)真空，對先鉆進(jìn)行有效的預(yù)防，每次鉆進(jìn)的距離保持在30～50cm。鉆進(jìn)過程中如果發(fā)生卡鉆，嚴(yán)禁使用轉(zhuǎn)升的辦法進(jìn)行處理，這是因為粘性土存在比較大的抗拉強度，如果想對提升過程中產(chǎn)生的阻力進(jìn)行降低，需要對巖芯進(jìn)行擰斷的處理。

（2）砂層鉆探技術(shù)分析。粉細(xì)砂中摻雜粘性土的土層在鉆進(jìn)的時候需要特別注意的是，鉆進(jìn)中的壓力不能太大，更不要出現(xiàn)上下幅度的動作，對于鉆進(jìn)速度要進(jìn)行低鉆速的控制，要將泵量調(diào)整到似流之勢之后再進(jìn)行鉆進(jìn)的活動。在每個回次終了之前還需要使用泥漿進(jìn)行洗孔，泥漿能將孔中懸浮的細(xì)砂全部帶到泥漿池之后在對泵進(jìn)行關(guān)停，這樣就可以降低因為沉沙而造成的卡鉆的問題。將泵進(jìn)行關(guān)停之后，在進(jìn)行0.3～0.5mm的干鉆工作，以保證巖芯不會出現(xiàn)脫落的問題。

對中粗砂土層或者礫砂土層進(jìn)行鉆進(jìn)的時候需要使用的鉆進(jìn)方式為灌漿無泵反循環(huán)鉆進(jìn)，在進(jìn)行鉆進(jìn)的時候盡量保證低轉(zhuǎn)速，對鉆具采取不間斷浮動操作，可緩慢上提，然后再迅速的進(jìn)行下放，使之在孔底形成一種反循環(huán)。使用該方式進(jìn)行鉆進(jìn)需要注意的是，首先是保證取芯率與卡芯的效果，每回次終了前也要使用清洗漿對孔進(jìn)行清洗，等到泥漿將孔中的懸浮砂礫全部帶走之后將泵進(jìn)行關(guān)停，降低因為沉砂造成卡鉆的風(fēng)險。最后在停泵之后也要進(jìn)行干鉆，一直到鉆具出現(xiàn)浮動為止。

4　結(jié)語

巖土工程勘察鉆研中，相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了比較成熟的地步，使用這些技術(shù)在對巖土工程進(jìn)行勘察的時候能夠取得非常好的效果，對以后工程的動工建設(shè)以及檢測等其他工程環(huán)節(jié)起到重要的保障，也提供了一定的基礎(chǔ)依據(jù)。在對巖土進(jìn)行鉆探的實際工作中，出現(xiàn)一些問題也是在所難免的，比如鉆孔內(nèi)部的一些問題，只要對問題進(jìn)行詳細(xì)的分析與研究，得到問題產(chǎn)生的最終來源，才能從根本上來對問題進(jìn)行解決，從而保證工程的安全穩(wěn)定進(jìn)行?？傊?，隨著科技的不斷進(jìn)步，鉆探技術(shù)必然也不斷的進(jìn)行創(chuàng)新，使得技術(shù)朝著更加先進(jìn)的方向發(fā)展，從而更好的為我國的工程建設(shè)大局進(jìn)行服務(wù)。