施小春

摘 要：近年來，隨著我國建筑事業(yè)的快速發(fā)展，各類建筑在城市中大規(guī)模的興建，人們對建筑質量也越來越關注。建筑的穩(wěn)定性和可靠性很大程度上取決于地基的承載能力，所以提高地質勘察的準確性不僅可以有效的保證建筑的穩(wěn)固性，而且還可以提升建筑的耐用性，任何建筑在設計時都會以地質勘察作為設計的重要依據(jù)，可以說地質勘察是工程建設的基礎工作。在巖土工程勘察中，勘察數(shù)據(jù)的準確性和可靠性直接關系到整體工程的質量和安全，所以做好工程勘察工作具有必要性。文中地鉆探設備和工藝進行了分析，并進一步對不同地層的鉆探工藝進行了具體的闡述。

關鍵詞：巖土工程 鉆探工藝 復雜地層

中圖分類號：TU238 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（a）-0078-01

巖土工程是20世紀六七十年代發(fā)展起來的，其是集多門學科于一體的新學科，包括巖體工程和土體工程兩個方面。由于我國幅員遼闊，地質條件復雜多變，巖土層物理性質也存在著較大的變化，巖土工程勘察通過對施工現(xiàn)場進行鉆探、取樣來對現(xiàn)場的土體和巖體進行分析和測試，從而確定出巖土的物理力學指標和巖土特性來為后續(xù)工程施工提供必要的依據(jù)。通過巖土地工程勘察，可以提供準確的數(shù)據(jù)，有效的為后續(xù)工程的施工的質量和安全提供了可靠的保障，而且有利于施工工期的順利開展，確保了投資效益的實現(xiàn)。

1 鉆探設備及工藝

巖土勘探工程是通過鉆機鉆進地表中，并在地下形成圓柱形的鉆孔，從而從鉆孔中來獲取不同深度的巖芯、土和水樣品，獲取后的樣品經過實驗室分析后所得到的資料即是勘探的基礎數(shù)據(jù)。進行巖土勘探時不僅工藝較為復雜，而且具有較強的綜合性，因此需要準確劃分地層和測定界限，還要做好原位測試工作，對原狀土進行采集，所以在巖土工程勘察中，勘察質量往往取決于鉆探技術和鉆探方法的好壞。

1.1 鉆探設備

在進行巖土工程勘探時，進行鉆孔所需要的所有裝備都可以稱之為鉆探設備，其不僅包括鉆機、鉆探用泵、空氣壓縮機、動力機和傳動裝置，同時還包括與之配套的鉆塔、擰管裝置等。其以整體式和組裝式兩種裝載方式存在，而在整體式中還可以將其分為固定式、拖引式和自行式。而且鉆探設備按其用途不同還可以進行多種劃分，其應用的領域也較為廣泛，部分專用鉆探設備則專用于其領域內的鉆進工作。巖土工程勘探時，通過巖芯鉆探設備和取樣鉆探設備來實現(xiàn)對地質的取樣勘察。

1.2 鉆進方法

在巖土工程勘察過程中，在進行鉆進過程中所采用的一切方法即稱為鉆進方法。在實際鉆進過程中，可以采取的鉆進方法較多，不論是按鉆進工藝，還是鉆進時是否采取巖芯或是回轉鉆進時破碎巖石所使用磨料的不同，都可以將鉆進方法分為不同的類型。但無論哪種鉆進方法都是為了在鉆進過程中能夠實現(xiàn)破碎孔和破碎井底巖石的需要。

2 不同地層的鉆探工藝

2.1 粘性土（可塑偏軟/硬粘性土）

針對軟弱粘性土強度低、壓縮性很大且滲透系數(shù)很小、觸變性及流變性大等特點，可采取重錘沖擊鉆進和長/短螺旋鉆進，如果鉆探環(huán)境位于地下水位以下，可采取套管螺旋鉆進或沖擊回轉鉆進。重錘沖擊鉆進效率比較低，且對孔底附近一定范圍內地層有擾動。螺旋鉆進通過電動機帶動螺旋鉆桿在鉆壓作用下使鉆頭回轉吃入地層，將地層按螺旋線逐步切削，切刮下的土質碎屑沿螺旋葉片上返到孔口，該方法鉆進效率高且不用清洗設備。長螺旋鉆進直徑應小于1 m，深度不超過15～20 m之間。短螺旋鉆進屬于非連續(xù)型鉆機，較之長螺旋鉆效率稍低，其孔徑多在2～3 m內，鉆進深度一般小于30 m，最深不超過50 m。沖擊回轉鉆進對泥漿比例要求較高（表1），避免水流將鉆進土層沖散混入泥漿。必要時可在回次終了時，停止送水，增加干鉆進尺距離已獲得土層樣品，或采用雙動雙管取心鉆具。

對于硬塑狀粘性土，一般的螺旋鉆進在土的粘性較大時易發(fā)生埋鉆或鉆桿折斷的現(xiàn)象，且對土層擾動較大，應盡量選用小肋骨鉆頭，沖擊回轉鉆進方法。沖擊回轉鉆進技術分）液動、氣動和氣液混合動力三種，具有效率高、鉆具轉速低、鉆頭壽命長和孔內事故少等特點。

液動沖擊回轉鉆進以清水或泥漿形成高壓作為動力，鉆孔直徑一般為56～130 mm，最大不超過400 mm，鉆孔深可達800～1000 m；氣動沖擊回轉鉆進以高壓空氣為動力，鉆孔直徑介于65～228 mm之間，最大可達到762 mm。施工中應先慢速鉆進，使鉆頭切入土層后改用中速轉進，可加快鉆進速度且鉆具提升阻力小。

2.2 砂層

該地層的鉆探工藝與砂粒粒徑有很大關系，且受地下水影響較大。螺旋鉆進適合砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細砂的地質環(huán)境，如果需深孔鉆進，可在施工后期換用小直徑螺旋鉆。粉細砂雜粘性土情況下，應降低鉆速，減小鉆進壓力，泵量調整至適中。回次終了前，應以泥漿清洗鉆孔，將孔內懸浮的粉細砂帶入泥漿池后方可停泵，減小沉砂卡鉆事故發(fā)生的幾率，停泵后干鉆0.3～0.5 m，確保巖心不脫落。對于中粗砂、礫沙以及地下水位以下的沙土，一般采用品字形硬質合金鉆頭，低轉速，灌漿泵吸反循環(huán)鉆進，過程中需不斷浮動鉆具，慢提快放，形成空底反循環(huán)。因鉆頭外徑略大于巖芯管，所以能很好地約束巖芯管，確保巖芯的原始結構。沒回次終了前，以泥漿清洗鉆孔，去除空中懸浮粗、礫沙，防止沉砂卡鉆。最后停泵干鉆0.2～0.3 m，停止浮動鉆具精細干燒，防止鉆孔周壁坍塌造成廢孔，并帶出巖芯樣品。

2.3 卵石層

在卵石層進行鉆探時，其工藝受到的影響較多，所以在不同的地層條件下需要采用不同的鉆探工藝來進行勘探工作。對于較薄地層情況下，可以利用泥漿護壁回轉方法進行鉆進，而當遇到較厚地層時，在粘性土含量較低的情況下，則可以利用跟管進行鉆進，確保進尺的連續(xù)性和順利性。利用回轉鉆時時則適用于地層密實度較高的情況，這樣可以有有效的起到保護孔壁坍塌的發(fā)生。為了確?？妆谀軌虻玫接行У谋Ｗo，必要時也可以采用投入粘土球的方法進行鉆進。而一時有塌孔現(xiàn)象發(fā)生時，則需要采取必要的措施，往往是通過加大泥漿濃度，或是在鉆到一定深度后拔出鉆具放入跟管的方法來繼續(xù)進行鉆進，而且在對鉆進的速度進行有效的控制。利用反絲套管來避免出現(xiàn)絲扣脫滑現(xiàn)象的發(fā)生。另外在砂層和卵石層鉆進時，則需要采用高質量的泥漿進行鉆進，有效的起到保護孔壁的作用。

3 結語

我國地域遼闊，地質條件變化多端，這對巖土工程勘察工作帶來了較大的難度。但在當前科學技術快速發(fā)展的情況下，我國巖土工程勘察工作取得了較快的發(fā)展，鉆探工藝得以相繼研發(fā)出來，在各種復雜的地質環(huán)境下都能有相適應的鉆工藝。但在具體鉆探工作中，由于地質復雜性，所以需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來，來確定鉆探技術方案，單獨的一種鉆探方法或是數(shù)據(jù)標準是無法滿足復雜地質條件鉆探需求的，通過靈活選擇鉆探方法及收集場地內的地層資料信息，對鉆探技術方案進行不斷的修改，確保實現(xiàn)科學勘探的目的。

參考文獻

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