地質(zhì)工程鉆探技術(shù)及工藝探討

（浙江省巖土基礎(chǔ)公司，浙江 寧波 315000）

地質(zhì)工程鉆探技術(shù)是地質(zhì)工程中基礎(chǔ)技術(shù)，其主要是利用鉆機(jī)等設(shè)備從地層表面向地層底部進(jìn)行鉆探，同時(shí)結(jié)合地層位置鉆探圓柱形孔道與碳元素衰減測(cè)定等技術(shù)，可有效確定整體地質(zhì)形成規(guī)律。由于整體地質(zhì)工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，在實(shí)際鉆探過(guò)程中會(huì)受到多種外部因素的影響。因此為了保證地質(zhì)工程鉆探技術(shù)的應(yīng)用效力，對(duì)整體鉆探技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步分析非常必要。

1 常見(jiàn)地質(zhì)工程鉆探技術(shù)

（1）液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)。液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)主要是利用沖洗液的方式，為液動(dòng)潛孔錘提供驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)來(lái)自外界的沖洗液沖擊液動(dòng)潛孔錘時(shí)，可以利用液動(dòng)潛孔錘為介質(zhì)將相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力傳遞到鉆頭，從而進(jìn)行巖石擊破措施。而通過(guò)沖擊力及回轉(zhuǎn)力的綜合運(yùn)用，可在降低鉆孔成本的同時(shí)提高整體設(shè)備運(yùn)行效率。

（2）繩索取心技術(shù)。繩索取心技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以在不使用鉆桿的情況下進(jìn)行巖心獲取。由于繩索取心技術(shù)的便捷高效性，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以通過(guò)巖心管或者其他打撈工具的應(yīng)用，進(jìn)行地層轉(zhuǎn)進(jìn)，獲得巖心[1]。在實(shí)際應(yīng)用中，若出現(xiàn)鉆頭更換問(wèn)題，也可以將反循環(huán)鉆頭技術(shù)、繩索取心技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)進(jìn)行綜合利用，從而進(jìn)一步提升鉆頭鉆探效率。

2 地質(zhì)工程鉆探技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用

（1）鉆孔位置及鉆機(jī)選擇。在鉆孔勘探技術(shù)應(yīng)用前應(yīng)確定整體鉆孔位置，主要根據(jù)工程實(shí)際情況及區(qū)域地質(zhì)信息，可確定鉆孔位置為礦井周邊。地下建筑工程施工深度隨著工程地質(zhì)勘測(cè)規(guī)模的拓展而不斷增加，以往單一的巖心鉆機(jī)已無(wú)法滿足現(xiàn)階段地質(zhì)勘測(cè)工作的需要。因此在實(shí)際鉆孔勘測(cè)過(guò)程中應(yīng)選擇性能更加優(yōu)良的鉆孔設(shè)備。根據(jù)該工程地質(zhì)特點(diǎn)，可選擇SH30-2型、GJD-2型、XY-100型等幾種鉆機(jī)類型[2]。其中SH30-2型在實(shí)際應(yīng)用中主要采用回轉(zhuǎn)沖擊的形式進(jìn)行原狀土樣的獲得，在松散土層中可以發(fā)揮良好的效益；而GJD-2型可以通過(guò)回轉(zhuǎn)沖擊振動(dòng)靜壓的形式進(jìn)行巖心或者土樣的獲取，可在第四紀(jì)地層中發(fā)揮良好的效用；XY-100型主要為柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的正循環(huán)回轉(zhuǎn)液壓轉(zhuǎn)進(jìn)模式，其整體鉆孔深度在100.0m，且開(kāi)孔直徑可在100.0mm以上，終孔直徑可在80mm以上，XY-100型鉆機(jī)可在各種地層中發(fā)揮良好的優(yōu)勢(shì)。

（2）鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在鉆孔位置確定之后，應(yīng)對(duì)鉆孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)置，從而保證整體鉆孔勘測(cè)工作順利進(jìn)行。在實(shí)際鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)置過(guò)程中，需要從鉆孔終孔深度、鉆孔剖面結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行全面分析。為了有效展現(xiàn)不同深度鉆孔口徑、套管下放層次，應(yīng)對(duì)該工程礦井深層位置鉆孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體分析。在整體技術(shù)套管下放方案合理設(shè)置的基礎(chǔ)上，應(yīng)在上一級(jí)設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行預(yù)留空間的設(shè)置，保證下一步套管下放作業(yè)順利實(shí)施。在整體施工作業(yè)中套管機(jī)構(gòu)對(duì)整體鉆孔質(zhì)量有極大的影響，因此在套管下放方案設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)鉆孔機(jī)構(gòu)進(jìn)行鉆孔換徑次數(shù)、套管下放深度進(jìn)行合理設(shè)置。而在套管結(jié)構(gòu)設(shè)置過(guò)程中主要是對(duì)鉆孔終孔直徑、開(kāi)孔直徑的進(jìn)一步確定，結(jié)合地層變化對(duì)孔壁穩(wěn)定性及套管下放情況的影響，可結(jié)合探測(cè)地質(zhì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最小終孔口徑、穿礦口徑等標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，進(jìn)行鉆孔開(kāi)孔孔徑、終孔深度、換徑次數(shù)等數(shù)據(jù)的設(shè)置。同時(shí)在具體的施工作業(yè)中，由于鉆孔地質(zhì)變化的不穩(wěn)定性，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

在該工程鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以預(yù)測(cè)綜合地層柱狀圖為依據(jù)，進(jìn)行鉆孔勘探結(jié)構(gòu)的設(shè)置。即在鉆孔開(kāi)孔環(huán)節(jié)，首先使用直徑為152.0mm的硬質(zhì)鋁合金材質(zhì)的鉆頭，進(jìn)行鉆探工作。在鉆探通過(guò)12m厚的覆蓋層進(jìn)入穩(wěn)定砂巖后，可將直徑為148.0mm的孔口管進(jìn)行下放。由于該工程樁井位置地層主要有三疊、石炭、寒武系、二疊等形式，為了保證整體鉆孔過(guò)程中孔壁的穩(wěn)定性，本次鉆孔主要采用繩索取心鉆孔形式。即首次采用直徑為124mm的繩索取心鉆探方法鉆具，轉(zhuǎn)進(jìn)深度為650m，隨后下入直徑為110mm的套管；隨后采用直徑為98mm的金剛石鉆頭，以繩索取心的方式轉(zhuǎn)進(jìn)450m，并進(jìn)行直徑為91mm的套管下放措施；最后采用直徑為78mm的繩索取心鉆具，轉(zhuǎn)進(jìn)深度為850m，獲得終孔之后采用現(xiàn)場(chǎng)施工泥漿混合物進(jìn)行后續(xù)轉(zhuǎn)進(jìn)。此外，若整體鉆孔鉆進(jìn)區(qū)域地質(zhì)硬度較小或?yàn)檐浲恋鼗鶗r(shí)，在鉆孔轉(zhuǎn)進(jìn)作業(yè)時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)哪酀{護(hù)壁處理 。而在套管護(hù)壁環(huán)節(jié)應(yīng)注意旋入套管過(guò)程中，管靴對(duì)土層的干擾情況，控制套管底部取樣深度，且整體套管直徑在開(kāi)孔直徑的三倍以上。

（3）鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)。在地質(zhì)工程鉆探技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要鉆孔參數(shù)有鉆孔壓力、鉆孔速度、鉆頭選擇、鉆孔泵量等因素。其中鉆頭選擇是鉆探作業(yè)順利進(jìn)行的依據(jù)，其主要通過(guò)對(duì)巖石的切削等控制整體鉆孔質(zhì)量。在本次鉆孔勘探技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中主要采用平底孕鑲金鋼石，在實(shí)際應(yīng)用中金剛石轉(zhuǎn)頭的應(yīng)用，可以在繩索取心過(guò)程中實(shí)現(xiàn)良好的鉆探質(zhì)量，且平底孕鑲金鋼石鉆頭在轉(zhuǎn)進(jìn)過(guò)程中只有外管轉(zhuǎn)動(dòng)的方式也可以有效避免巖心管振動(dòng)對(duì)整體巖心穩(wěn)定性的影響；而根據(jù)整體工程實(shí)際情況，在K2樁鉆探過(guò)程中主要根據(jù)鉆頭直徑選擇合理的轉(zhuǎn)進(jìn)壓力，根據(jù)整體工程地質(zhì)情況，整體鉆孔結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，再加上鉆孔環(huán)狀空間較大且換徑頻率較多，為了降低鉆孔轉(zhuǎn)進(jìn)事故的發(fā)生頻率，可控制整體轉(zhuǎn)進(jìn)過(guò)程中轉(zhuǎn)進(jìn)速度為400r/min；在繩索取心鉆孔終孔形成后，需要利用泥漿混合物進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)進(jìn)處理，這種情況下就需要利用泥漿泵進(jìn)行轉(zhuǎn)進(jìn)泥漿的抽取。為了避免巖石碎屑對(duì)整體工程的影響，應(yīng)在鉆頭潤(rùn)滑冷卻的基礎(chǔ)上根據(jù)鉆孔區(qū)間直徑大小選擇合理的泥漿泵量。如在鉆孔直徑為980mm的鉆孔泥漿抽取時(shí)應(yīng)控制泥漿泵量在6100l/min，而在直徑為780mm的鉆孔抽取環(huán)節(jié)應(yīng)控制泥漿泵量在4080l/min。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在地質(zhì)工程中，地質(zhì)鉆探技術(shù)具有一定的繁瑣性。為了保證地質(zhì)鉆探技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果，在實(shí)際應(yīng)用中相關(guān)地質(zhì)工程管理人員應(yīng)結(jié)合具體工程實(shí)施情況進(jìn)行合理鉆探技術(shù)的選擇，結(jié)合鉆孔結(jié)構(gòu)及鉆孔參數(shù)的合理設(shè)置，為整體地質(zhì)工程勘測(cè)工作的順利進(jìn)行體用依據(jù)。