摘要：本人作者根據(jù)自己多年的工作實(shí)踐，結(jié)合土層的實(shí)際情況，在鉆進(jìn)方法的選擇、鉆具的選擇方面進(jìn)行了總結(jié)，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：巖土；鉆探工藝；勘察；

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，大規(guī)模的工業(yè)及民用建筑拔地而起。雖然不同領(lǐng)域的工程有著不同的工程規(guī)范，但是對(duì)地基的承載力和建筑物的沉降變形同樣有著要求，因而提供準(zhǔn)確無(wú)誤的地質(zhì)勘察資料作為設(shè)計(jì)依據(jù)是非常重要的。為了能夠準(zhǔn)確的確定巖土的物理力學(xué)指標(biāo)及巖土特性，保證鉆探質(zhì)量就成為了關(guān)鍵。工程勘察主要是查明淺層地質(zhì)情況，但是由于土層的性質(zhì)變化較大，所以適合不同地層條件的鉆探工藝是保證工程質(zhì)量的決定因素。以下筆者主要根據(jù)不同土層從幾個(gè)方面來(lái)討論鉆探工藝的選取。

1 談到鉆探工藝，首先想到的是鉆探設(shè)備的選取

鉆探設(shè)備主要包括動(dòng)力裝置、鉆機(jī)、泵、鉆塔、擰卸工具等。鉆探設(shè)備的選取主要的目標(biāo)就是能夠滿足各種鉆探工藝的要求，目前勘察領(lǐng)域主要是應(yīng)用汽車鉆作為主要的勘察設(shè)備，主要是因?yàn)槠囥@的工作效率較高。但由于場(chǎng)地原因也會(huì)采用臺(tái)式鉆機(jī)作為主要勘察設(shè)備，但是無(wú)論是選擇哪種鉆探設(shè)備對(duì)于工程質(zhì)量沒(méi)有太大影響，主要影響的是工程進(jìn)度問(wèn)題。因此，在工民建及電力設(shè)施的巖土工程勘察中，鉆探設(shè)備的選擇與鉆探工藝的選取無(wú)關(guān)。

然而在巖土工程勘察中對(duì)勘察質(zhì)量有直接影響的是鉆進(jìn)方法的選擇及鉆探工具的選擇。目前在巖土工程勘查中主要應(yīng)用的鉆進(jìn)方法為重錘沖擊鉆進(jìn)、螺旋鉆進(jìn)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；主要的鉆探工具為鉆桿、鉆頭、巖芯管。以下主要針對(duì)不同的土層淺談一下鉆進(jìn)方法的選擇和各種鉆探工具的選擇。

1 . 1 鉆桿的選取

首先應(yīng)定期檢查鉆桿保證鉆桿的軸線的直線度誤差小于0.1%；其次筆者建議在鉆機(jī)應(yīng)該配備兩套鉆桿，其中一套為直徑42mm的鉆桿 ，主要應(yīng)用于軟層、較硬土層的鉆進(jìn)及原位測(cè)試；另一套為直徑50mm的鉆桿，主要應(yīng)用于硬層鉆進(jìn)，可以預(yù)防的鉆桿折斷和脫落。

1 . 2 鉆頭（ 包括巖芯管） 的選取

在目前巖土工程勘查中主要用的鉆頭類型為螺旋鉆具和硬質(zhì)合金取心鉆具。鉆具的選取主要由鉆進(jìn)方法所決定。螺旋鉆具應(yīng)用于螺旋鉆進(jìn)，硬質(zhì)合金取心鉆具應(yīng)用于硬質(zhì)合金鉆進(jìn)。

常用的螺旋鉆主要分為長(zhǎng)螺旋鉆、短螺旋鉆、環(huán)狀螺旋鉆、振動(dòng)螺旋鉆、套管螺旋鉆和麻花鉆。以下針對(duì)不同地層淺談一下鉆進(jìn)方法及鉆具的選取。

①軟弱粘性土層及可塑偏軟粘性土層：地下水位以上由于該土層強(qiáng)度較低，可采用重錘沖擊鉆進(jìn)、螺旋鉆進(jìn)，最好選擇長(zhǎng)螺旋鉆；如在地下水位以下，如孔深較淺建議采用套管螺旋鉆，如孔深較深則需采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。

由于長(zhǎng)螺旋鉆不需要循環(huán)液而且在軟弱粘性土層中鉆進(jìn)效率高，而且取出的巖芯雖受擾動(dòng)破壞，但仍可看到地層的天然結(jié)構(gòu)狀態(tài)，不影響對(duì)地層結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的描述，也不影響判斷土層的厚度和埋深。

如采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，則應(yīng)調(diào)配好泥漿比例，滿足護(hù)壁要求的前提下盡量減小水泵流量，避免由于水流較大將該土層沖散后混入泥漿，必要時(shí)需采用干孔卡取法取得巖芯。即在回次終了時(shí)，停止送水，干鉆進(jìn)尺一小段（實(shí)際工程中進(jìn)尺有時(shí)可達(dá)到1米），利用未排除的巖粉來(lái)擠塞住巖芯，再通過(guò)回轉(zhuǎn)將其扭斷提出?；蛘卟捎秒p動(dòng)雙管取心鉆具。為保證巖芯采取率，防止提鉆過(guò)程中巖芯脫落，使用活動(dòng)分水投球鉆具，可以使干鉆取芯獲得更好效果。

②可塑偏硬、硬塑及堅(jiān)硬粘性土層：該層應(yīng)采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，且鉆具應(yīng)選擇小肋骨鉆頭，肋骨宜大于巖芯管1～1.4cm。肋骨鉆頭對(duì)粘性土的切削作用強(qiáng)，且對(duì)土層的擾動(dòng)小，對(duì)土層的厚度和埋深的判斷幾乎沒(méi)有影響，能保證土體的分層及原狀樣的提取的質(zhì)量。

然而在實(shí)際的巖土勘察過(guò)程中，為提高效率多數(shù)采用螺旋鉆，由于該地層強(qiáng)度較高，實(shí)際上螺旋鉆已經(jīng)失去了它本身高效率的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)殚L(zhǎng)螺旋鉆在實(shí)際鉆進(jìn)該層土的過(guò)程中，應(yīng)注意螺旋距的選擇，則在粘性較小的土層中，螺旋距應(yīng)小些；在粘性較大的土層中，螺旋距可適當(dāng)大些。但由于鉆具與土體的接觸面積大，在粘性較大時(shí)，因注意鉆進(jìn)速度及進(jìn)尺，以防埋鉆或者鉆桿折斷。該鉆具對(duì)該土層擾動(dòng)大，故在進(jìn)尺及土的狀態(tài)方面應(yīng)特別注意。

因此本人建議在硬質(zhì)粘性土層中盡量采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，采用小肋骨鉆頭巖芯管取樣。

③砂層：砂層在鉆探過(guò)程中主要考慮地下水的影響。在地下水位以上的砂層也要考慮砂土的粒徑及砂土中的粘粒含量，粘粒含量較大的粉細(xì)砂可采用螺旋鉆進(jìn)，如果孔深較深，可以在后期更換小直徑螺旋鉆。

在地下水位以上的中粗砂、礫砂及在地下水位以下的砂土鉆探一般采用品字形硬質(zhì)合金鉆頭。鉆頭外徑較巖芯管稍大，能很好的約束巖芯管，使其回轉(zhuǎn)穩(wěn)定保障巖芯的原始結(jié)構(gòu)。但是為防止孔壁坍塌，需用泥漿護(hù)壁，泥漿的稠度視砂粒粒徑的大小決定。如泥漿護(hù)壁不能滿足要求時(shí)，需用套管跟進(jìn)鉆探，以防止孔壁坍塌造成埋鉆、廢孔的事故。

④卵（碎）石層：該層主要應(yīng)考慮其中充填物及地下水位。在地下水位以上且以粘性土充填為主的，粘性土含量較大的卵（碎 ）石層 ，因其粘結(jié)力較強(qiáng) ，粘土粒自由表面張力大，鉆進(jìn)中孔壁坍塌程度較小，可直接在裸孔的情況下鉆進(jìn)，鉆具選用單管巖芯管或加厚螺旋鉆；在地下水位以下的卵（碎）石層，因受地下水影響，孔壁極易坍塌，采用泥漿護(hù)壁或根據(jù)需要選擇套管護(hù)壁跟管鉆進(jìn)。如碰到大于管徑的卵石或碎石，可以用角錐或一字鉆頭等擊碎，后跟管鉆進(jìn)。如遇直徑很大的孤石，可以在其上鉆孔，后繼續(xù)鉆進(jìn)。

根據(jù)鉆頭在卵石中運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選用適巖鉆頭，關(guān)鍵是鉆頭技術(shù)參數(shù)：其一，硬合金大八角斜鑲方式，增加硬質(zhì)合金的抗磨性，提高了切削刀的抗崩斷性能；其二，鉆頭底出刀較小，在卵石層鉆進(jìn)中，鉆頭長(zhǎng)期處于崩和磨的狀態(tài)，防止合金崩刀和斷刀；最后，割二個(gè)三角形水口，保證沖洗液的冷卻和攜帶作用。

2 不同地層的鉆探作業(yè)方法

①軟弱粘性土層及可塑偏軟粘性土層：螺旋鉆鉆具整個(gè)葉片長(zhǎng)度一般控制在1m左右，直徑略小于改換螺旋鉆具的鉆孔直徑；每回次進(jìn)尺在0.5～1.0m范圍內(nèi)，因?yàn)槁菪@本身有厚度，且取出的土樣同時(shí)也受到擾動(dòng)，螺旋鉆進(jìn)尺1.0米，實(shí)際取出的土樣長(zhǎng)度大于1.0m，至于長(zhǎng)度增加的數(shù)值應(yīng)以螺旋鉆的參數(shù)及土層的塑性指標(biāo)有關(guān)，土質(zhì)越軟其長(zhǎng)度增加值越小，應(yīng)以實(shí)際情況加以區(qū)分，以便正確地確定層位的變關(guān)鍵詞：巖土工程勘察 鉆探工藝 選取化及其狀態(tài)分析；本類土層鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具的鉆速應(yīng)限制在90轉(zhuǎn)/分～100轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)，孔內(nèi)的水在慢轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)慢提升的情況下可以起到潤(rùn)滑作用，減少上鉆阻力。如果鉆具轉(zhuǎn)速高，提鉆上升速度快，那么地下水會(huì)起到不良作用，致使葉片上的土樣脫落，從而達(dá)不到預(yù)期目的；如提鉆出現(xiàn)困難時(shí)，要利用油缸緩慢提升鉆具，避免采用邊回轉(zhuǎn)邊提升的方法。在鉆具提出后由于土層較軟，容易縮徑，因此在下次鉆具所取土樣中注意區(qū)分刮落部分及正確計(jì)算好取樣長(zhǎng)度。

②可塑偏硬、硬塑及堅(jiān)硬粘性土層：硬粘性土層優(yōu)選采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，具體操作時(shí)，首先應(yīng)慢速鉆進(jìn)，以便鉆頭切入土層中（當(dāng)遇到堅(jiān)硬土層鉆頭吃不進(jìn)土層時(shí)可適當(dāng)加壓），切入土層后可采用中速檔鉆進(jìn)，中速檔鉆進(jìn)不僅快，而且在回次進(jìn)尺時(shí)，鉆具提升阻力小。鉆具提升時(shí)要控制速度，保證孔底不形成真空。為防止卡鉆，每鉆進(jìn)0.3～0.5m。如卡鉆且不可用轉(zhuǎn)升的方法處理，因?yàn)檎承酝劣幸欢ǖ目估瓘?qiáng)度，為減少提升阻力，必須先擰斷巖芯。

采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)要注意水泵流量的控制，當(dāng)鉆進(jìn)可塑偏硬的粘性土?xí)r建議水泵流量為低速，當(dāng)鉆進(jìn)堅(jiān)硬及硬塑粘性土?xí)r建議水流開(kāi)中速。進(jìn)行巖芯采取時(shí)可采用干孔卡取法取得巖芯。為保證巖芯采取率，防止提鉆過(guò)程中巖芯脫落，使用活動(dòng)分水投球鉆具，可以使干鉆取芯獲得更好效果。

③砂層：此地層的鉆探工藝與地層的顆粒粒經(jīng)大小有很大關(guān)系。

a.粉細(xì)砂夾粘性土，此地層鉆進(jìn)時(shí)，鉆進(jìn)壓力不易太大，不允許上下活動(dòng)，鉆速應(yīng)采取低鉆速，泵量調(diào)至似流之勢(shì)方可鉆進(jìn)，每回次終了前，應(yīng)先以清泥漿洗孔，待清泥漿將孔內(nèi)懸浮粉細(xì)砂帶入泥漿池后方可停泵，以確保不會(huì)發(fā)生沉砂卡鉆，停泵后干鉆0.3～ 0.5m，以保證不脫落巖芯。

b.中粗砂、礫砂 ，本地層可采用灌漿無(wú)泵反循環(huán)鉆進(jìn)，以低轉(zhuǎn)速為宜，鉆進(jìn)過(guò)程中不斷浮動(dòng)鉆具，上提要慢，下放要快，形成孔底反循環(huán)，提鉆前為保證取心率和卡芯效果，每回次終了前，應(yīng)先以清泥漿洗孔，待清泥漿將孔內(nèi)懸浮中粗砂、礫砂帶入泥漿池后方可停泵，以確保不會(huì)發(fā)生沉砂卡鉆，應(yīng)停泵干鉆0.2～0.3m，不再浮動(dòng)鉆具進(jìn)行干鉆（干燒）卡芯。

④卵（碎）石層 ：此地層的鉆探工藝與地層的密實(shí)度、含水率、有無(wú)粘性土充填等有很大關(guān)系，不同的組合理論應(yīng)采用不同的鉆探工藝。常 用 的 鉆 孔 壓 力 應(yīng) 掌 握 在200kg～300kg。

a.松散卵 （碎 ）石層 ，粘性土含量低 ，此類地層采用植物膠護(hù)壁效果較差，采用跟管鉆進(jìn)是目前最有效的方法，每次跟管長(zhǎng)度以3～6m為宜，鉆速為30轉(zhuǎn)/分～60轉(zhuǎn)/分，如進(jìn)尺連續(xù)順利，最好不要變更鉆進(jìn)參數(shù)。也可采用投粘土球的方法，此方法要點(diǎn)是鉆一段，用粘土球搗實(shí)，再鉆進(jìn)，不要盲目追求進(jìn)尺，以防坍、垮造成孔內(nèi)事故。

b.稍密～中密卵 （碎）石層，當(dāng)含水率小且有粘性土充填，可采用回轉(zhuǎn)跟管鉆進(jìn)，鉆速為20轉(zhuǎn)/分～40轉(zhuǎn)/分，鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具回轉(zhuǎn)較平穩(wěn)可適當(dāng)提高鉆進(jìn)參數(shù)，如壓力表跳動(dòng)幅度大，應(yīng)立即提鉆，以防損壞鉆頭合金和鉆機(jī)設(shè)備。

c密實(shí)卵 （碎 ）石層 ，當(dāng)含水率小且有粘性土充填，該地層適用合金干鉆，鉆進(jìn)開(kāi)始其參數(shù)應(yīng)選低值，隨進(jìn)尺增加而逐漸增加。在鉆進(jìn)過(guò)程中要適當(dāng)上下竄動(dòng)鉆具，以防鉆頭被燒死或堵死。

3 結(jié)語(yǔ)

由于地質(zhì)環(huán)境和成因條件的千差萬(wàn)別，所以它們對(duì)鉆探工藝所表現(xiàn)的適宜性也總是有所不同，因而在鉆探工藝上很難采用某一數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)。本文是筆者在近幾年勘察過(guò)程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的一些鉆進(jìn)工藝和鉆具的選取方法，希望這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似的巖土工程鉆探具有一定的借鑒意義。但由于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造不同，地層也各具特點(diǎn)，因此在鉆探過(guò)程中，應(yīng)分析所遇地層的特點(diǎn)，從而制定出最經(jīng)濟(jì)最合理的鉆探方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 李世忠.鉆探工藝學(xué)（下）北京：中國(guó)地質(zhì)出版社，1985（2）.

[2] 王扶志.地質(zhì)工程鉆探工藝與技術(shù)[M].武漢：中南大學(xué)，2008（9）.

[3] 張毓成 ，張波 .卵石地層鉆探工藝的改進(jìn).長(zhǎng)春：吉林水利，2002（3）.