韓文科

（山西省勘察設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030013）

巖土工程在我國的發(fā)展時間并不長，這一類工程可以被簡單的分為巖體工程和土體工程兩大類，而由于我國幅員遼闊、地質(zhì)條件多變，巖土工程施工之前必須進(jìn)行勘察工作，并通過勘察結(jié)果對施工現(xiàn)場的巖體和土體進(jìn)行分析和測試，進(jìn)而保證后續(xù)施工過程的有效展開。對于這樣的需求來說，具體勘察手段及工藝的選取將直接影響到勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文在對鉆探設(shè)備及工藝進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上依照不同地層的分類研究鉆探工藝的選擇。

1 鉆探設(shè)備及工藝

1.1 鉆探設(shè)備

在巖土工程勘探的過程中，鉆孔所需要用到的所有設(shè)備都可以被稱為鉆探設(shè)備，而這些設(shè)備在質(zhì)量上能達(dá)到要求則是保證勘探工作能有效開展的根本。結(jié)合現(xiàn)狀來說，巖土工程勘察常用的鉆探設(shè)備主要包含鉆機(jī)、鉆探用泵、空氣壓縮機(jī)、動力機(jī)等。在對這些設(shè)備進(jìn)行選擇時，相關(guān)人員應(yīng)盡量選擇生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良、具備生產(chǎn)資質(zhì)的廠家，在這樣的基礎(chǔ)上，勘探開始之前，勘探人員應(yīng)再次對這些設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題時應(yīng)及時的進(jìn)行維修或更換，盡量避免設(shè)備在勘察過程中出現(xiàn)問題。對于本文所討論的巖土工程勘察來說，最為常用的的勘察設(shè)備為巖心鉆探設(shè)備和取樣鉆探設(shè)備。

1.2 鉆進(jìn)方法

巖土工程勘察鉆進(jìn)過程中所使用的所用方法都可以稱為鉆進(jìn)方法。在實(shí)際的工作過程中，根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)的不同，鉆進(jìn)方法的選擇也會有所不同，但對于巖土工程勘察的最終目標(biāo)來說，所有鉆進(jìn)方法的選擇都是為了滿足破碎孔和井底巖石的需要。本文將在后續(xù)內(nèi)容中對具體鉆探工藝的選擇進(jìn)行分析。

2 根據(jù)不同地層選取鉆探工藝

2.1 粘性土

粘性土具備強(qiáng)度低、壓縮性大、滲透系數(shù)小等特點(diǎn)，結(jié)合這些特點(diǎn)來說，勘探人員可以采取重錘沖擊鉆進(jìn)或螺旋鉆進(jìn)的方式來完成鉆探工作。對于前者來說，由于設(shè)備自身的限制，重錘沖擊鉆進(jìn)的效率整體較低，同時，在使用這一工藝鉆進(jìn)的過程中，孔底附近地層將會產(chǎn)生振動。螺旋鉆進(jìn)方式具體的鉆進(jìn)過程如下：電動機(jī)帶動螺旋鉆桿在鉆壓的作用下使鉆頭回轉(zhuǎn)吃入地層，將地層按螺旋線逐步切削，切削下的土質(zhì)碎屑沿螺旋葉片上返到孔口。對這一過程進(jìn)行分析不難發(fā)現(xiàn)，螺旋鉆進(jìn)方式的應(yīng)用相對于重錘鉆進(jìn)效率更高，設(shè)備也更易于清洗，進(jìn)而大大的節(jié)省了勘察過程中所要消耗的人力和物力資源。對于長螺旋鉆進(jìn)與短螺旋鉆進(jìn)的選擇來說，當(dāng)鉆進(jìn)直徑小于1m且鉆進(jìn)深度在15～20m之間時，勘探人員就可以選擇長螺旋鉆進(jìn)。除了以上兩種鉆進(jìn)方法之外，當(dāng)鉆探環(huán)境位于地下水位以下時，勘察人員就可以選擇套管螺旋鉆進(jìn)或沖擊回旋鉆進(jìn)的方式來完成這一工作。沖擊回旋鉆進(jìn)對泥漿比例的要求相對較高，為了避免水流將鉆進(jìn)土層沖散混入泥漿，勘察人員可以在鉆進(jìn)過程中使用雙動雙管取心鉆具。

2.2 砂層

對于砂層鉆探工藝的選擇來說，勘察人員主要應(yīng)對施工地的砂粒直徑及地下水分布情況進(jìn)行考察。①對于砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細(xì)砂的環(huán)境來說，勘察人員可以選擇螺旋鉆進(jìn)的方式來完成這一工作。由于粉細(xì)砂自身的特質(zhì)，在實(shí)際的鉆進(jìn)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档豌@速、減小鉆進(jìn)壓力，避免沉砂卡鉆事故的發(fā)生概率。在回次終了前，工作人員應(yīng)使用泥漿對鉆孔進(jìn)行清洗，確保將孔內(nèi)懸浮的粉細(xì)砂帶入泥漿池之后才能停泵。②對于中粗砂、礫沙以及地下水位以下的沙土來說，勘察人員盡可以使用品字形硬質(zhì)合金鉆頭來完成鉆探工作。具體的操作方式如下：適當(dāng)調(diào)低鉆速，不斷的浮動鉆具，并保證慢提快放，進(jìn)而形成空底反循環(huán)鉆進(jìn)。對于這一方法的使用來說，勘察人員在進(jìn)行操作的過程中仍需要使用泥漿對鉆孔進(jìn)行清洗，以此來去除鉆孔中懸浮的粗沙和礫沙。

2.3 卵石層

卵石層主要由顆粒大小不一、形狀不規(guī)則、風(fēng)化程度各有不同的巖石碎屑、石英、長石等組成，也正是因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)，卵石地層存在孔隙大、壓縮性低、透水性強(qiáng)等特點(diǎn)，對于本文所討論的問題來說，卵石土層鉆進(jìn)過程中鉆具極易出現(xiàn)磨損或斷裂的狀況，嚴(yán)重情況下將會出現(xiàn)卡鉆、埋鉆、漏漿等問題。針對這些問題來說，勘察人員應(yīng)采用分級鉆進(jìn)的方法來完成此類地層的鉆進(jìn)工作。在實(shí)際的工作過程中，施工人員可以通過短螺旋鉆頭的使用來盡量避免鉆具在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)磨損或斷裂的問題。為了避免孔壁坍塌或漏漿的狀況出現(xiàn)，施工人員在操作的過程中應(yīng)避免將鉆斗的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置的過快，進(jìn)而導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿高速沖刷孔壁，破壞孔壁泥皮。

在對比較密實(shí)的卵石土層進(jìn)行勘察的過程中，普通的鉆進(jìn)方法極有可能出現(xiàn)鉆進(jìn)困難的問題。由于這種土層中骨架顆粒含量巨大且交錯密集排列，鉆頭難以鉆入到卵石塊的孔隙之中，進(jìn)而出現(xiàn)鉆進(jìn)速度緩慢、打滑、鉆頭磨損等現(xiàn)象。這樣的問題不但會導(dǎo)致整體施工進(jìn)度受到影響，鉆具等設(shè)備的磨損也會造成一定程度經(jīng)濟(jì)上的損失，為了避免這些問題的出現(xiàn)，勘察人員可以使用沖擊鉆進(jìn)或正反交替轉(zhuǎn)動的方式來完成這一工作。對于后者來說，當(dāng)正轉(zhuǎn)遇到的阻力較大時，設(shè)備就會立刻進(jìn)行反轉(zhuǎn)，而當(dāng)反轉(zhuǎn)遇到阻力過大時，設(shè)備也將自發(fā)的進(jìn)入正轉(zhuǎn)過程，通過不斷的正反交替轉(zhuǎn)動，鉆進(jìn)工作自然就能夠很好的展開。

3 結(jié)語

綜上所述，在對巖土工程勘探工作展開過程中所要應(yīng)用到的鉆探設(shè)備及工藝進(jìn)行簡要介紹的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合土層的不同分類從粘性土、砂層、卵石層三方面對具體鉆探工藝的選取進(jìn)行了論述?？偟膩碚f，在對鉆探工藝進(jìn)行選取的過程中，勘察人員除了要針對施工地土層及地下水分布的狀況進(jìn)行考量之外，還應(yīng)將具體的鉆進(jìn)效率以及鉆進(jìn)工具的磨損狀況也視作具體的考量因素之一，通過對這些因素的綜合分析，鉆探工藝的選取將更為恰當(dāng)。

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