巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

陳志龍

摘要：巖土工程勘察中，因受到地形地勢(shì)結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)鉆探工藝也有著不同要求，勘察人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，科學(xué)選擇鉆探工藝，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料，以促進(jìn)巖土工程后續(xù)工作的開展。本文重點(diǎn)對(duì)巖土工程中鉆探工藝選取進(jìn)行分析探討，希望對(duì)巖土工程勘察作業(yè)有所幫助。

關(guān)鍵詞：巖土工程;勘察;鉆探工藝;選取

巖土工程開展需要充足的數(shù)據(jù)資料支持，以保證工程建設(shè)質(zhì)量，提升建筑整體水平。而數(shù)據(jù)資料的獲取則需依靠勘察作業(yè)。為此，選擇合適的鉆探工藝，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料就成為作業(yè)人員關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。

1? 巖土工程勘察中鉆探工藝選取研究的意義

我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)地質(zhì)條件各不相同，在開展巖土工程時(shí)，面臨的境況也會(huì)存在明顯差異，為促進(jìn)巖土工程的順利進(jìn)行，科學(xué)選擇鉆探工藝，保證前期勘察工作質(zhì)量是非常必要的[1]。巖土工程勘察中，鉆探工藝的科學(xué)選擇是為維持勘察設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用的合理性，能準(zhǔn)確了解區(qū)域地質(zhì)地形特征、水文環(huán)境狀況，為巖土工程提供科學(xué)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

現(xiàn)階段隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，對(duì)巖土工程要求也發(fā)生較大變革，傳統(tǒng)的鉆探工藝技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今工作需求，需要不斷嘗試創(chuàng)新，使用科學(xué)有效的鉆探技術(shù)。同時(shí)在鉆探工藝研究中，還應(yīng)對(duì)影響鉆探工作的因素加以分析和探討，注重對(duì)技術(shù)靈活性和適用性，進(jìn)而為巖土工程作業(yè)的落實(shí)提供保障。

2? 巖土工程勘察中使用到的鉆探設(shè)備和鉆探方法

2.1 設(shè)備設(shè)施

巖土工程勘察中使用的鉆探設(shè)備種類較多，如傳動(dòng)設(shè)備、鉆探用泵、鉆機(jī)、鉆塔、擰管裝置、動(dòng)力機(jī)、空氣壓縮機(jī)等，這些設(shè)備的規(guī)格、性能各不相同，雖然鉆探設(shè)備對(duì)于勘察結(jié)果影響不高，但對(duì)于工作效率及勘察周期會(huì)帶來較多影響。所以在實(shí)際作業(yè)中，仍需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考慮鉆探設(shè)備的種類和規(guī)格，做到科學(xué)選擇，以提高勘察效率。

在鉆探設(shè)備設(shè)施的選擇上，應(yīng)對(duì)鉆頭、鉆桿、巖芯管這些鉆探工具進(jìn)行科學(xué)把控，以推動(dòng)鉆探工作的順利開展。鉆頭在選擇上需要充分結(jié)合鉆探方法。目前常見的鉆頭種類以硬質(zhì)合金取心鉆和螺旋鉆具兩種為主，后者應(yīng)用范圍較廣，如短螺旋鉆、長(zhǎng)螺旋鉆、套管螺旋鉆等均有所應(yīng)用，前者應(yīng)用則較為單一，只能在硬質(zhì)鋁合金鉆機(jī)中使用。鉆桿選擇合理性會(huì)直接影響到鉆探工作的進(jìn)度，所以務(wù)必嚴(yán)格按照工作及規(guī)范要求分析和考量，且做好鉆桿的定期檢查，確保其質(zhì)量的合格性。選取鉆桿應(yīng)設(shè)置備用項(xiàng)，輪換使用以延長(zhǎng)鉆桿使用壽命，加快鉆探工作進(jìn)程。需要注意的是，鉆桿與軸線間的偏差應(yīng)控制在0.1%左右，減少誤差的產(chǎn)生。

2.2 方法確定

巖土工程勘察中，鉆探方法的科學(xué)選擇能夠維持巖層孔設(shè)置的合理性，加強(qiáng)鉆探取樣的代表性，對(duì)精準(zhǔn)勘查數(shù)據(jù)的獲取起到積極作用。在鉆探工作中，鉆探方法種類較多，由于工藝技術(shù)不同，鉆探方法也會(huì)存在較大差異。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)有資料，將鉆探方法劃分為以下幾種：

3? 巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

3.1 軟弱粘性土層

軟弱黏性土層的鉆進(jìn)工作一般會(huì)采用螺旋鉆進(jìn)的方式，以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，為巖土工程提供可靠依據(jù)支持。在開展螺旋鉆進(jìn)時(shí)，需對(duì)鉆進(jìn)工具予以科學(xué)把控，要求鉆具葉片長(zhǎng)度在1米左右，直徑明顯小于鉆孔直徑，進(jìn)深尺度控制在半米到一米之間。在實(shí)際作業(yè)中，因?yàn)殂@具自身厚度的影響，在深度1米的情況下，取樣長(zhǎng)度要超過1米距離，以保證取樣準(zhǔn)確性。為此，在鉆進(jìn)前需延長(zhǎng)鉆桿長(zhǎng)度，超過1米距離，以提高鉆進(jìn)勘察的準(zhǔn)確性，優(yōu)化工作質(zhì)量。

此外，鉆進(jìn)過程中，速度把控也是應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，通常情況下，要將鉆進(jìn)的速度控制在每分鐘90-100r之間，這主要是由于軟弱粘性土層鉆進(jìn)施工的過程中，本身會(huì)存在一定的水分，嚴(yán)格的控制速度，這能促使鉆進(jìn)施工的順利進(jìn)行?？辈烊藛T要按照勘察等級(jí)要求，科學(xué)選擇鉆進(jìn)工藝及設(shè)備工具，提高勘察工作質(zhì)量。

3.2 硬粘性土

硬粘性土具有滲透能力、壓縮性弱、觸變性和流動(dòng)性不高的特征，在鉆進(jìn)時(shí)，如果仍選用螺旋鉆進(jìn)方式，容易對(duì)鉆具、鉆桿等工具帶來破壞，縮短鉆具使用壽命，還可能因?yàn)殂@進(jìn)過程中存在震動(dòng)而增加土層擾動(dòng)現(xiàn)象，阻礙鉆進(jìn)工作的順利開展。鑒于此，根據(jù)硬粘性土的特點(diǎn)，可采用沖擊回鉆鉆進(jìn)工藝，以維持鉆孔設(shè)置的合理性，加快鉆進(jìn)速度，維護(hù)鉆具使用的安全性，減少鉆進(jìn)中危險(xiǎn)的產(chǎn)生。

沖擊回鉆鉆進(jìn)利用氣動(dòng)、液動(dòng)或兩者相融合的方式，為鉆進(jìn)工作提供動(dòng)力支持，在保持鉆進(jìn)速度的基礎(chǔ)上，做好周邊保護(hù)處理，降低危險(xiǎn)系數(shù)。不過不同動(dòng)力下的鉆進(jìn)要求各不相同，工作人員應(yīng)對(duì)其性能指標(biāo)參數(shù)加以了解和掌握，科學(xué)選擇動(dòng)力支撐方式，氣動(dòng)鉆進(jìn)下，要求孔徑控制在70-200 mm之間，以高壓空氣方式滿足鉆孔要求;液動(dòng)鉆進(jìn)下，孔徑控制在60-120 mm，探測(cè)深度控制在900m，以清水高壓促進(jìn)鉆進(jìn)工作進(jìn)行[3]。而在鉆進(jìn)速度控制上，應(yīng)以先慢后快的方式進(jìn)行，先以慢速讓鉆具進(jìn)入土層內(nèi)，再增加鉆速滿足鉆孔要求。如果遇到卡鉆的情況，不能慌亂直接把鉆探設(shè)備提出，而是要擰斷巖芯，減小鉆進(jìn)阻力。在應(yīng)用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝時(shí)，還要依據(jù)硬粘性土的硬度調(diào)節(jié)和控制水泵流量;在取巖芯時(shí)使用干孔取法，提鉆時(shí)要小心，避免巖芯脫落。

3.3 砂土

砂土較易受到地下水的影響而發(fā)生變化，進(jìn)而破壞土體結(jié)構(gòu)性能，出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。針對(duì)砂土松散特性，在開展鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，可采用螺旋鉆進(jìn)方式，避免粘粒效應(yīng)的產(chǎn)生，降低對(duì)鉆具使用壽命的影響。同時(shí)采用螺旋鉆進(jìn)可在作業(yè)過程中隨時(shí)進(jìn)行小直徑鉆頭的轉(zhuǎn)換，以改進(jìn)工作質(zhì)量。砂土螺旋鉆進(jìn)中需要注意的內(nèi)容有：

當(dāng)砂土粒徑較小且含有粘性土?xí)r，要對(duì)鉆進(jìn)壓力展開科學(xué)計(jì)算，以免鉆進(jìn)過程中砂土浮動(dòng)降低鉆孔質(zhì)量。鉆進(jìn)最后階段應(yīng)更換小直徑鉆頭，維持鉆孔底部質(zhì)量?？刂沏@進(jìn)速度，調(diào)整泵量，在鉆進(jìn)最后階段，做好鉆孔底部清潔作業(yè)。泵機(jī)停止工作后，在干鉆時(shí)，要把干鉆的時(shí)效控制在0.4米左右，避免巖芯脫落;當(dāng)粒徑尺寸中等，地下水位較高時(shí)，需要將鉆頭替換成硬質(zhì)合金材料，以無泵反循環(huán)鉆進(jìn)工藝開展作業(yè)，同時(shí)為避免砂土浮動(dòng)，可調(diào)慢鉆進(jìn)速度，保持鉆進(jìn)的穩(wěn)定狀態(tài)。在交接階段的鉆探工作中，務(wù)必及時(shí)使用泥漿清潔鉆孔，避免卡鉆，并切斷浮動(dòng)鉆具干燒效應(yīng)，規(guī)避結(jié)構(gòu)坍塌以及由此產(chǎn)生的廢孔，還要及時(shí)提取巖芯樣品。

3.4 卵石層

卵石層可采用根管鉆進(jìn)方式。鉆進(jìn)中需控制的指標(biāo)參數(shù)有：根管長(zhǎng)度不得高于6米，低于3米，鉆進(jìn)速度保持在每分鐘30-60r以內(nèi)。如果是稍密和中密的卵石層，鉆進(jìn)速度可控制在20-40r每分鐘之間，以優(yōu)化鉆進(jìn)工作質(zhì)量，確保后期數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性。如果是較密的卵石層，可使用金鋼鉆保證工作質(zhì)量，且以低值參數(shù)向高值參數(shù)變動(dòng)的方式對(duì)鉆進(jìn)過程加以管控，科學(xué)調(diào)整上下鉆動(dòng)頻率，以免鉆頭燒壞降低工作效率。

4? 結(jié)語

巖土工程勘察中，鉆進(jìn)工藝的選取應(yīng)充分結(jié)合土體結(jié)構(gòu)特征展開科學(xué)分析和選擇，對(duì)于不同土質(zhì)土層，采取最適合的鉆探工藝，以此提高工作質(zhì)量，獲取精準(zhǔn)的勘察數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李雄.巖土工程勘察中鉆探工藝選取[J].中國(guó)金屬通報(bào).2019（04）：282-283.

[3]黃芝權(quán).巖土工程勘察中鉆探工藝的選擇分析[J].工程技術(shù)研究.2019（09）：86+88.

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