巖土工程中勘察鉆探技術的應用

李志軍

（北京東方新星石化工程股份有限公司　北京市　100070）

進入新世紀之后，我國的經濟發展取得了令世界矚目的成績，隨著國民經濟的快速發展，一些工業與民用的建筑項目隨之迅速崛起。在各種工程項目中，不同的項目分別擁有專屬自身工程的規范，但是在對于地基的承載力方面，比如對建筑物的沉降與變形，在該方面的要求都是一致的。這就可以反映出，對地質進行勘察時所獲得的資料的準確性是非常重要的，這是建筑項目在進行設計時所需要的重要依據，因此說對巖土的物理力學標準以及特點進行分析是非常重要的一項工作。工程勘察最主要的目的就是對淺層的地質情況進行了解，但是在實際的工作過程中，土層因為性質的不同而使得變化較大，這就要求在進行勘察的時候需要根據不同的土層使用不同的鉆探技術。本文將根據不同的土層結構來對土質的勘察進行多角度的分析，并給出相應的工藝選擇。

1　對鉆探設備進行選擇時的注意事項

在對鉆桿進行選擇的時候需要注意：首先要按時認真的檢查鉆桿軸線中的直線度，保證直線度的誤差不能超過0.01%；對鉆機的鉆桿要配備兩套，鉆探的直徑分別為42mm與50mm，其中42mm鉆桿主要是在鉆探過程中遇到軟層或者較硬的土層時進行鉆進，或者是進行原位測試的時候使用，50mm鉆桿則主要對硬層地質進行鉆進。進行兩套鉆桿的配備，可以有效避免因為鉆桿折斷或者脫落而造成的工程進度的停滯，有效的保證工程的進度。

當前巖土工程勘察中使用到最多的鉆頭主要有兩種：①螺旋鉆；②硬質合金取芯鉆。對鉆頭進行選擇要根據鉆進的方法進行合適的選擇，其中螺旋鉆主要的特點就是能夠進行螺旋鉆進，而硬質合金取芯鉆則主要應用在對硬質合金的鉆進。通常情況下，螺旋鉆主要包含以下幾種，分別是長螺旋鉆、短螺旋鉆、環狀螺旋鉆、振動螺旋鉆，套管螺旋鉆與麻花鉆。接下來就對不同的地層使用到的不同鉆進方式以及相應鉆具的選擇進行分析。

2　選擇鉆頭時的注意事項以及巖芯管時需要掌握的重點

（1）土層較弱以及偏軟粘性土層的鉆進。通常情況下，地下水位之上的土層強度比較小，土層相對比較軟弱，擁有比較大的粘性，這種土質最適合的就是重錘沖擊鉆進以及螺旋鉆進，使用到的鉆最好是長螺旋鉆。而如果是地下水位之下的土層，孔深比較淺的，最適合的是套管螺旋鉆；孔深比較深的，則需要使用沖擊回轉鉆。以下將對沖擊回轉的鉆進方法進行詳細的介紹。

選擇沖擊回轉進行鉆進的方式，首先要做到的就是對泥漿比例的配置，主要是在進行護壁的時候使用，在進行該項工作的時候需要對水泵的流量進行控制，水流不能太大，否則容易將土層沖散。此外還要保證不能使其與其它泥漿產生混淆，如果關鍵時刻出現該問題，可以使用孔卡取法對巖芯進行獲取。在回次終了之時，要求立即關閉供水，直接進行一段距離的干鉆，通常情況下保證深度1m即可，這樣可以對還沒有及時排出的巖粉進行有效的使用，最終使得巖芯可以擠塞住，之后通過回轉將其扭斷之后進行提出。另外還可以選擇使用雙動雙管取芯鉆具，使用該鉆具能夠對巖芯的采取率進行有效的控制，也可以提鉆時候的巖芯掉落進行有效的預防，而使用活動水分投球鉆具則可以取得最好的干鉆取芯效果。

（2）硬塑土層與粘性堅硬土層的鉆進。如果土層的可塑比較偏硬，堅硬粘性也是比較大的，需要使用的是沖擊回轉鉆進，最好的鉆具則是小肋骨鉆頭，肋骨需要比巖芯管大上1～1.4cm，這樣的優勢是能夠保證肋骨鉆頭對粘性土的切削作用，對于土層所產生的干擾也是非常小的，在鉆進的過程中也不會受到土層厚度或者是埋深的影響，能夠對土體的分層進行非常有效的保證。

對巖土進行勘察中，想要提高勘察的效率，應用最多的則是螺旋鉆。但是如果勘探中的土層擁有比較大的強度，就會使得螺旋鉆的優勢在鉆進過程中被全部覆蓋。如果使用螺旋鉆對該種土層進行鉆進，需要注意的是要對螺旋鉆旋距進行有效的掌握，如果鉆進過程中的土層粘性變得小了，就要將螺旋旋距控制的小一些，如果鉆進過程中的土層粘性比較大，則需要將螺旋鉆旋距依據實際的狀況進行適當的調大。在鉆具與土體的接觸面積比較大的時候，面對粘性比較大的土層，還要對鉆進的速度與進尺進行有效的掌握，否則就有可能造成埋鉆甚至是鉆桿折斷的問題，因此需要特別注意。

（3）砂層鉆探的注意事項。對砂層進行鉆探的時候要著重考慮到地下水的影響，如果砂層在地下水之上，需要對砂土的粒徑與粘粒含量進行掌握；如果粘粒的含量比較大，以及都是粉細砂，此種情況下需要使用的是螺旋鉆進的方式。如果孔深比較深，在鉆進過程中需要根據實際情況更換直徑更小的螺旋鉆。

如果是粗砂，礫砂，并且砂層在地下水位之下，使用的則是品字形的硬質合金鉆頭。該鉆頭的外直徑要大于巖芯管，這樣便可以對巖芯管進行有效的控制，可以保證巖芯管能夠穩定的回轉，也不會對巖芯管的原始結構造成破壞，降低了孔壁塌落產生的幾率。在進行實際的鉆進中，需要使用泥漿護壁，泥漿的稠度要根據砂礫的粒徑進行合理的控制。如果鉆進過程中泥漿護壁不能滿足鉆進的要求，就需要使用套管跟進鉆探的方式進行工作，這樣可以有效的避免孔壁塌落產生的各種問題，比如埋鉆與廢孔等。

3　對不同巖土條件進行不同鉆探技術時的注意事項

（1）可塑偏硬土層與堅硬粘性土層的鉆探技術分析。如果是硬粘性比較大的土層最佳的選擇還是回轉鉆進，具體的操作步驟為：首先需慢慢進行鉆進，這樣可以保證鉆頭能夠進入土層，如果鉆進中感覺遇到了比較堅硬的土層，鉆頭鉆進存在難度的時候，則可以利用適合的壓力進行解決。鉆頭在進入土層之后需要使用中速檔進行鉆進，中速檔最大的特點就是鉆進速度比較快，鉆具在進行提升的時候也不會受到阻力的影響。在鉆具提升的過程中需要對速度進行有效的把控，千萬不能讓孔底出現真空，對先鉆進行有效的預防，每次鉆進的距離保持在30～50cm。鉆進過程中如果發生卡鉆，嚴禁使用轉升的辦法進行處理，這是因為粘性土存在比較大的抗拉強度，如果想對提升過程中產生的阻力進行降低，需要對巖芯進行擰斷的處理。

（2）砂層鉆探技術分析。粉細砂中摻雜粘性土的土層在鉆進的時候需要特別注意的是，鉆進中的壓力不能太大，更不要出現上下幅度的動作，對于鉆進速度要進行低鉆速的控制，要將泵量調整到似流之勢之后再進行鉆進的活動。在每個回次終了之前還需要使用泥漿進行洗孔，泥漿能將孔中懸浮的細砂全部帶到泥漿池之后在對泵進行關停，這樣就可以降低因為沉沙而造成的卡鉆的問題。將泵進行關停之后，在進行0.3～0.5mm的干鉆工作，以保證巖芯不會出現脫落的問題。

對中粗砂土層或者礫砂土層進行鉆進的時候需要使用的鉆進方式為灌漿無泵反循環鉆進，在進行鉆進的時候盡量保證低轉速，對鉆具采取不間斷浮動操作，可緩慢上提，然后再迅速的進行下放，使之在孔底形成一種反循環。使用該方式進行鉆進需要注意的是，首先是保證取芯率與卡芯的效果，每回次終了前也要使用清洗漿對孔進行清洗，等到泥漿將孔中的懸浮砂礫全部帶走之后將泵進行關停，降低因為沉砂造成卡鉆的風險。最后在停泵之后也要進行干鉆，一直到鉆具出現浮動為止。

4　結語

巖土工程勘察鉆研中，相關的技術已經發展到了比較成熟的地步，使用這些技術在對巖土工程進行勘察的時候能夠取得非常好的效果，對以后工程的動工建設以及檢測等其他工程環節起到重要的保障，也提供了一定的基礎依據。在對巖土進行鉆探的實際工作中，出現一些問題也是在所難免的，比如鉆孔內部的一些問題，只要對問題進行詳細的分析與研究，得到問題產生的最終來源，才能從根本上來對問題進行解決，從而保證工程的安全穩定進行?？傊S著科技的不斷進步，鉆探技術必然也不斷的進行創新，使得技術朝著更加先進的方向發展，從而更好的為我國的工程建設大局進行服務。