【摘 要】 鉆探是最重要地巖土工程勘察和檢測(cè)的手段，在實(shí)際工作中，要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高鉆探技術(shù)，做到巖芯的采取率和質(zhì)量達(dá)到鉆探的設(shè)計(jì)要求，基于此，本文主要研究的是巖土工程勘察鉆探技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 巖土工程；勘察；鉆探技術(shù)

1、概述

巖土工程是指土木工程中以工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)及地基基礎(chǔ)工程學(xué)為基本理論基礎(chǔ)，涉及巖土體的利用、整治或改造的科學(xué)技術(shù)，內(nèi)容有勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)以及管理，包括地基基礎(chǔ)工程、邊坡工程、洞室工程、支護(hù)工程和巖土環(huán)境工程等多方面，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性，其工作范圍一般在地殼表層。兩千多年前，四川內(nèi)陸地區(qū)就開(kāi)始鑿井求鹽，使中國(guó)成為世界上最早開(kāi)展鉆探工程的國(guó)家，目前正在江蘇東海縣施工的大陸科學(xué)鉆探設(shè)計(jì)孔深為5000m，顯示出我國(guó)一流的鉆探水平。該技術(shù)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察、施工和檢測(cè)中，已成為衡量巖土工程水平的重要依據(jù)之一，特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加強(qiáng)，尤其是地下工程、高層建筑及大跨度橋梁的大規(guī)模建設(shè)，巖土工程問(wèn)題日趨復(fù)雜，鉆探技術(shù)必將取得長(zhǎng)足的發(fā)展。但長(zhǎng)期以來(lái)，該技術(shù)僅在原地礦、核工業(yè)和石油等系統(tǒng)的勘探類專業(yè)講授，土木工程專業(yè)對(duì)此研究欠少，造成巖土工程設(shè)計(jì)與施工在客觀上協(xié)調(diào)不足，制約了巖土工程的深入發(fā)展。

2、巖土鉆探的分類

（1）測(cè)繪孔：通過(guò)工程測(cè)繪而鉆淺孔，在孔中采取原狀樣品以弄清建筑基礎(chǔ)的工程地質(zhì)特征。（2）勘探孔：為了決定采取哪種施工方法而在勘察階段了解建筑物的基礎(chǔ)詳細(xì)地質(zhì)資料。（3）控制孔為了編制巖石性質(zhì)和水文性質(zhì)以及地質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行的地質(zhì)分層勘察。（4）實(shí)驗(yàn)孔是為在孔內(nèi)進(jìn)行原位測(cè)試、水文地質(zhì)試驗(yàn)而鉆的孔。

3、鉆探設(shè)備的選取

目前在巖土工程勘查中主要的鉆探工具為鉆桿、鉆頭、巖芯管。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。勘察領(lǐng)域主要是應(yīng)用汽車鉆作為主要的勘察設(shè)備，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，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)。其主要原因是因?yàn)槠囥@的工作效率較高。無(wú)論是選擇那種鉆探設(shè)備對(duì)于工程質(zhì)量沒(méi)有太大影響，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，主要影響的是工程進(jìn)度問(wèn)題。

3.1、鉆桿的選取

在鉆機(jī)應(yīng)該配備兩套鉆桿，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。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；定期檢查鉆桿保證鉆桿的軸線的直線度誤差小于0.1%。

3.2、鉆具的選取

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螺旋鉆具應(yīng)用于螺旋鉆進(jìn)，硬質(zhì)合金取心鉆具用于硬質(zhì)合金鉆進(jìn)。鉆具的選取主要由鉆進(jìn)方法所決定。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）可塑偏硬、硬塑及堅(jiān)硬粘土比較。由于該土層強(qiáng)度較低，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)。可采用重錘沖擊鉆進(jìn)、螺旋鉆進(jìn)，軟弱粘性土層及可塑偏軟粘性土層，最好選擇長(zhǎng)螺旋鉆，從處理地下水位以上。

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。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，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)，不影響判斷土層的厚度和埋深，也不影響對(duì)地層結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的描述。即在回次終了時(shí)，停止送水，利用未排除的巖粉來(lái)擠塞住巖芯，采用雙動(dòng)雙管取心鉆具。

（2）可塑偏硬、硬塑及堅(jiān)硬粘性土層：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，因此鉆具應(yīng)選擇小肋骨鉆頭，層應(yīng)采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，且肋骨宜大于巖芯管1～1.4cm。能保證土體的分層及原狀樣的提取的質(zhì)量。

長(zhǎng)螺旋鉆在實(shí)際鉆進(jìn)該層土的過(guò)程中，由于該地層強(qiáng)度較高，為提高效率多數(shù)采用螺旋鉆，在實(shí)際的巖土勘察過(guò)程中。在硬質(zhì)粘性土層中盡量采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在粘性較大時(shí)，因注意鉆進(jìn)速度及進(jìn)尺。

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

泥漿的稠度視砂粒粒徑的大小決定。鉆頭外徑較巖芯管稍大，能很好的約束巖芯管，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。使其回轉(zhuǎn)穩(wěn)定保障巖芯的原始結(jié)構(gòu)。

（4）卵（碎）石層：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)。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)，該層主要應(yīng)考慮其中充填物及地下水位。粘性土含量較大的卵（碎）石層，在地下水位以上且以粘性土充填為主的，地下水位以下的卵（碎）石層，因受地下水影響，孔壁極易坍塌，粘土粒自由表面張力大，因其粘結(jié)力較強(qiáng)，鉆具選用單管巖芯管或加厚螺旋鉆。

4、工程施工中的鉆探技術(shù)及應(yīng)用

4.1、斜孔施工

在巖土工程中，有很多構(gòu)造物需要支護(hù)、補(bǔ)強(qiáng)與加固，其方法之一就是在巖土體中鉆孔后設(shè)置土釘或錨桿，以調(diào)動(dòng)和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力。目前，巖土錨固孔的鉆進(jìn)方法有長(zhǎng)螺旋干鉆、沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)、沖洗液全面鉆進(jìn)和風(fēng)動(dòng)潛孔錘沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等幾種。鉆進(jìn)中所用鉆頭應(yīng)根據(jù)巖石可鉆性等級(jí)、鉆進(jìn)方式和鉆孔傾角決定，一般原則是：可鉆性6級(jí)以下的巖石宜用合金鉆頭或牙輪鉆頭；可鉆進(jìn)6級(jí)以上的巖石可用鋼粒和金剛石鉆頭鉆進(jìn)。鋼粒鉆進(jìn)宜用于傾角>60°的鉆孔。

4.2、巖土工程檢測(cè)中的鉆探技術(shù)與應(yīng)用

（1）深部土壓力測(cè)試

某市運(yùn)河截污工程需要在溝槽地面以下4m處量測(cè)大直徑污水干管地基中垂直土壓力分布情況，其安裝工藝為：①鉆孔：為了減少地基土的擾動(dòng)范圍和程度，終孔直徑應(yīng)比壓力盒直徑大一級(jí)，采用注水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝以壓差護(hù)孔。②埋盒：先回填同類土，夯平孔底，再用自制工具兜吊裝壓力盒，要求膜面朝向被測(cè)壓力方向，傾角<10°。③回填：選用原位土體填孔壓密，要求密實(shí)度接近原狀土，一段時(shí)間后補(bǔ)填，方可施加測(cè)試荷載。

（2）分層位移測(cè)試

①鉆孔時(shí)采用合金回轉(zhuǎn)、套管護(hù)壁工藝。要求套管總長(zhǎng)小于孔深1.5～2.0m以上，便于回填料箍住沉降管總成底部；上段套管安裝多段0.5m/根的短節(jié)，確保拔管時(shí)沉降管總成不上升。

②安裝前，測(cè)試管底部均應(yīng)采用透水隔泥砂裝置。透水是為了減少浮力，隔泥砂是為了確保探測(cè)器順利沉入管底測(cè)試點(diǎn)。安裝時(shí)，需在管內(nèi)灌水，逐段連接。

③管底到位后，在測(cè)試管外壁和孔內(nèi)壁的環(huán)狀間隙中用原位土或中、細(xì)砂加水回填。當(dāng)回填料升至套管底部時(shí)，逐段起拔套管，借縮徑作用箍住測(cè)試管下部，及時(shí)回填。開(kāi)始起拔套管時(shí)，適量反打，以克服套管所受靜摩阻力。

④拔除套管后將底端用砼嵌固的長(zhǎng)約0.6m、直徑為127mm的鋼管套住沉降管總成上端，以提供測(cè)深的基準(zhǔn)點(diǎn)；周圍用沙袋圍護(hù)，以保護(hù)沉降管總成不堵塞和破壞。

總之，工程勘察主要是查明淺層地質(zhì)情況，雖然不同領(lǐng)域的工程有著不同的工程規(guī)范，但隨著我國(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。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，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。其主要原因是對(duì)地基的承載力和建筑物的沉降變形同樣有著要求，保證鉆探質(zhì)量就成為了關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]冒生鴻，張維科.巖土工程勘察鉆探技術(shù)和取樣及測(cè)試探討[J].甘肅科技縱橫，2013，11：79-81.

[2]周德泉，張可能.巖土工程中的鉆探技術(shù)應(yīng)用與新發(fā)展[J].西部探礦工程，2004，06：105-107.

[3]劉占，戴洪佳.淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選取[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，01：88-89.