鉆探在巖土工程勘察中的作用

張穩

（九江地質工程勘察院，江西 九江 332200）

鉆探在巖土工程勘察中的作用

張穩

（九江地質工程勘察院，江西 九江 332200）

通過對鉆探技術的分析，對鉆探在巖土工程勘查中的重要性進行了闡述，并總結出了一系列較為可行的具體應用措施。

巖土工程；鉆探技術；工程鉆機；泥土層

地質鉆探技術在很久之前就被人類運用到各項生產工作之中，在我國具有著非常悠久的發展歷史。同時，由于我國的地質條件比較復雜，對礦產資源與地下水的需求也比較大，對鉆探技術的應用也比較廣泛。隨著科學技術的快速發展，鉆探技術也在這一過程中實現了創新。

1 巖土工程勘察中的鉆探技術分析

1.1 勺型鉆錘擊干法掏土鉆進

勺型鉆錘擊干法掏土鉆進方法需要使用SH30-2型工程鉆機進行鉆探，其主要流程是先使用鉆機打出鉆孔，之后使用鋼絲繩或重錘在鉆孔內進行錘擊，最后使用勺型鉆頭將鉆孔內的土石提出，并配合套管護臂形成穩定的鉆孔。這種方法使用于泥土層、砂石層、小顆粒的卵礫石土層等多種結構的土層，鉆探流程簡單，其巖斷面取芯的形式能夠很好地提高巖芯采取率，大大提升了巖土工程勘察的效率與施工質量。同時，由于這種方法的適應性強，勘察效果比較明顯，因此，能夠在很多領域中進行應用。需要注意的是，這種方法的鉆探深度有限，一般需要控制在20 m以下、地下水位以上的土層，且對周圍土層的破壞比較大，因此，在應用中也存在著一定的弊端。

1.2 巖芯回轉泥漿護壁鉆進

巖芯回轉泥漿護壁鉆進方法需使用GJ-100、ADPP-100汽車鉆機等多種類型的鉆機進行鉆探，其主要流程是先根據超前鉆探報告與樁基樁位圖布置注漿孔，之后進行放點并利用鉆機形成鉆孔，最后完成下注漿管、分層注漿等工序。這種方法具有很強的動力，且施工方法非常簡單，施工效率也較高，對巖層深度并沒有過多的限制，適用于松散土層或巖石層的巖土勘探。但與勺型鉆錘擊干法掏土鉆進方法不同的是，這種方法在鉆探時必須使用沖洗液，因此，對于水位成分比較雜亂的巖土層的鉆探效果很差，巖芯采取率也比較低。

1.3 反循環鉆探技術

相比于前兩種鉆探技術，反循環鉆探技術比較復雜，可以根據鉆探動力具體分為空氣反循環鉆探技術與水力反循環鉆探技術兩類。其中，空氣反循環鉆探技術的原理是將空氣進行壓縮，之后通過雙臂鉆桿的外管將壓縮后的空氣輸送到鉆孔的底部，這樣一來，壓縮的空氣就會在壓力消失后迅速膨脹，而這種膨脹力就可以為鉆孔機中的潛孔錘提供動力。而水力反循環的工作原理在大體上與空氣反循環方法相同，但介質則由空氣換為了清水或泥漿?？諝夥囱h鉆探技術的工作效率高、施工成本也比較低，尤其適用于干旱地區的鉆探施工，但巖層結構反映的真實性較低，而水力反循環鉆探技術的巖層判斷真實性較高，但效率卻比較低，二者都存在著一定的缺陷。

1.4 繩索取心鉆探技術

繩索取心鉆探技術與其他類型的鉆探技術最大的不同就是在提取巖心樣本時，可以不用提取鉆桿而直接取出巖心。這種方法在鉆孔過程并沒有太多的特殊之處，但當巖心管中裝滿巖心后，采取了繩索打撈的方式將巖心管直接送至地面，巧妙地利用了桿柱原理，將常規鉆探方法中的鉆桿提取、拆卸流程省略。這樣不僅有效縮短了整個鉆探工藝的施工時間，還大大減少了鉆桿與其他鉆探機械的磨損，延長了鉆頭的使用壽命。但這種方法由于減少了鉆探提取次數，使施工強度大大增加，燃料消耗也比常規方法更多。總體來看，這種方法雖然保證了鉆孔安全，不過也提高了鉆探的成本。

2 巖土工程勘察中鉆探的重要性

鉆探技術是一項技術性、實用性較強的地質勘探技術，在礦產資源勘查、工程地質情況勘察、地下水開采等一系列的巖土勘察工作中都有著非常重要的意義。如果沒有鉆探技術，礦產開發、水利工程、基礎設施建設等工程都無法順利進行，人類的生產工作與日常生活也會受到很大的影響。具體而言，鉆探技術能夠通過開鉆孔的方式對巖層深處的土層樣本進行采集，并根據樣本進行分析，對工程施工區域的地下土壤結構、性質進行判斷，從而設計出合理的施工方案。因此，鉆探技術是巖土工程勘探的核心，也是相關工程施工的基礎與前提。隨著我國巖土工程建設的不斷深入，對于鉆探技術的要求也越來越高，如何在保證勘探效果的基礎上對鉆探技術進行創新，是目前我國巖土工程勘探面臨的問題。

3 巖土工程勘察中鉆探技術的應用

3.1 對鉆探人員的要求

巖土工程勘探需要將巖土層中的巖心開采出來，并以此作為研究樣本進行分析，整個施工過程具有很高的嚴謹性，對于鉆探施工人員也有著很嚴格的要求。施工方應對整個施工流程的各項任務安排專人負責，并明確職能劃分，同時，還要對所有的施工技術人員進行嚴格的技術培訓與上崗考核，保證施工的安全性與規范性。在鉆探施工前，每一位鉆探施工人員都需要對自身所負責的施工設備、工作任務以及自身能力進行檢查，并做好詳細的檢查記錄，確保整個施工工作能夠安全、順利進行。由于鉆孔施工對鉆機位置、鉆頭角度等細節的要求非常嚴格，因此，在施工期間，包括鉆機在內的所有鉆探設備都需要進行嚴格管理，不可隨意挪動或使用，以免使鉆頭位置、角度出現變動，影響鉆探施工的精準性。

3.2 規范鉆機的使用流程

由于巖層結構與成分存在一定的復雜性，鉆機在使用過程中需要嚴格按照地質人員的測算分析進行，對于鉆孔直徑、深度、鉆探分層等具體數據，在面對不同的地質情況時也有著不同的要求，因此，對于鉆機的使用流程與各項細節必須進行明確規范。鉆孔直徑需要根據巖心樣本的具體規格要求以及實驗測試結果而定，此外，受鉆探工藝的原理限制，鉆孔的開孔半徑與終孔半徑也有差異。一般情況下，鉆孔的開孔直徑不可小于130 mm，而終孔半徑則需要控制在91 mm以上；不同的地質結構與土層成分在硬度、黏性上有著較大的差距，因此，具體的鉆孔規格也會受到一定影響，比如黏性土的開孔直徑需要在110 mm以上，而濕陷土的開孔直徑則需要在130 mm以上，由于具體鉆探施工存在一定的不確定性，因此，鉆探分層允許存在一定的誤差，但一般不可超過5 mm。鉆機在施工前的擺放也需要注意，其中最重要的是要保證鉆機機架的垂直和穩定，這樣能夠確保鉆孔垂直深度的穩定性。此外，由于鉆頭的初始角度不可避免地會存在一定差異，因此，隨著鉆孔深度的不斷增加，與垂直角度的偏差也會逐漸變大。一般情況下，鉆孔深度每增加100 m，其頂角的角度需要控制在1.5°以內。

3.3 鉆探過程的技術要求

在鉆探施工的過程中需要進行多個工序，對不同步驟和不同的土層情況都需要進行不同的操作，其具體要求在《鉆探事前指導書》中有著明確的規定，比如地下水位上的鉆孔需要采取干鉆鉆進方法，濕陷土層需要采用螺旋鉆進方法等。另外，在鉆探施工完成后，施工方需要對鉆孔進行填埋和封孔，盡量減輕對地質環境的破壞。

4 結束語

綜上所述，鉆探技術能夠在巖土工程勘探中發揮著至關重要的作用，只要根據實際情況對技術進行靈活運用，就一定能夠在施工中取得良好的效果。

［1］劉占，戴洪佳.淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選?。跩］.科技創新導報，2012（01）.

［2］張亮，陳軍弟.淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選?。跩］.中小企業管理與科技（中旬刊），2017（07）.

〔編輯：張思楠〕

TU195

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.153

2095－6835（2017）23－0153－02