地質鉆探技術在鐵路隧道工程中的應用

岳資州

（甘肅鐵道綜合工程勘察院有限公司， 甘肅 蘭州 730000）

1 地質鉆探技術的特點分析

開展鐵路隧道工程前，施工單位要對施工區(qū)域實際情況進行有效調查，根據(jù)工程施工特點明確具體的施工位置，同時需要為地質鉆探技術應用做好準備工作。在地質鉆探時，需要完成地質探測目標，根據(jù)工程施工實際情況，科學、合理規(guī)劃工程線，開展有效的地質鉆探的施工作業(yè)式。由于鐵路隧道工程特殊要求不多，在實際控制階段，可充分運用鉆探法，在特殊地段鉆探階段，需要根據(jù)鉆探目標合理改善調整工作計劃。此外需要結合鐵路隧道工程特征，合理選擇鉆孔工具，需要針對巖石情況和圖紙條件，開展地質鉆探工作[1]。

2 鐵路隧道工程中地質鉆探技術存在的問題

當前我國勘察市場缺乏科學化管理，并且逐漸減少投資量，在工程地質鉆探過程中主要是利用勘察資料完成相關工作，因此鐵路隧道工程比較特殊，一些機構為了獲取較多的經(jīng)濟效益，因此增加了弄虛作假的問題，影響到勘察市場的秩序，無法獲取預期工作目標。

我國不斷擴大鐵路隧道工程規(guī)模，同時不斷提高投資力度，雖然具有國家政策支持，但是我國地質勘察地質鉆探技術工程水平仍舊較低。對比國外的勘察機構，我國地質勘察隊伍存在飽和問題，國家并未終端地質勘察工程的資金鏈，同時發(fā)布相應的政策。但是在實際勘探工作中，勘察隊伍不符合國家發(fā)展需要，在地質鉆探技術和研發(fā)工作中也面臨相似問題，在一定程度上限制我國地質鉆探工作發(fā)展[2]。

3 地質鉆探技術的具體分析

3.1 繩索取芯技術

該技術在運用時，不用反復操作，將巖心取出，如果工具有堵塞可以落實打探的工作，學入其中取出巖心就可以有效完成工作任務。繩索取芯鉆探技術操作難度比較低，可以提高整體鉆探效率，使整體工作效率水平不斷提升。

當前在鐵路隧道工程中廣泛利用繩索取芯技術，因為這項技術具有較低的鉆探深度，可以獲取完整的巖心。此外具有較高的鉆孔效率，可以有效縮短操作時間，促使工作人員投入更多的精力處理意外事故，延長鉆頭整體使用壽命。此外可以降低工作人員的勞動成本，因此在未來將會進一步拓展這項技術的應用范圍。

3.2 液動潛孔錘

使用該技術需要加入沖洗液有效運行，有力推進鉆探工作，通過反復運動，向鉆頭傳遞一定的作用動力，完成工作目標。在反復運動過程中產(chǎn)生一定的沖擊力，并有效掌握工作的節(jié)奏。當前在復雜地質中更多的利用液動潛孔錘鉆探技術，在使用之前工作人員需要全面檢查設備，保障設備緊固效果，因此液動潛孔錘鉆探工作中震動頻率比較大，通過緊固設備，可以提高工作的穩(wěn)定性，優(yōu)化整體工作性能。液動潛孔錘鉆探技術進一步改進和完善常規(guī)鉆探技術，可以提高鉆探效率和質量，如果巖土層具有較高的硬度，也可以利用液動潛孔錘鉆探技術，利用這項技術可以提高整體工作效率，同時可以節(jié)省鉆探成本。工作人員在利用這項技術可以解決復雜巖層問題。當前不斷發(fā)展新型鉆探技術，也不斷擴大液動潛孔垂鉆探技，在實際應用階段也存在不完善之處，例如因此長期用于高強度工作環(huán)境當中，很容易損壞鉆頭，因此工作人員需要加大維護力度，進一步優(yōu)化鉆頭工作性能，延長鉆頭的使用壽命[3]。

3.3 反循環(huán)鉆探技術

循環(huán)介質直接影響到反循環(huán)鉆探技術，如果在實際工作中利用水利作用，通過鉆頭的鉆探作用，把巖心取出。該技術數(shù)據(jù)準確，并且可以在無水環(huán)境下，重要使用此技術，但是在實際應用中存在技術方面的限制，需要施工單位根據(jù)工程實際情況酌情考慮應用。

反循環(huán)鉆探技術可以根據(jù)介質特征分為兩種形式，第一種介質是水，第二種介質是空氣。利用空氣反循環(huán)鉆探技術，首先需要壓縮空氣，利用雙壁鉆桿外管降壓縮空氣，并且向鉆孔底部輸送空氣，通過空氣膨脹箱巖石上傳遞作用力，最終利用壓縮的空氣作用力向地表運輸巖石碎屑，因此獲取巖土樣本，并且需要化驗巖土樣本。水利反循環(huán)系統(tǒng)的工作原理和空氣鉆探具有一致性，二者的不同之處在于水利反循環(huán)的介質是泥沙或者誰，因此獲取巖心。對比二者，空氣反循環(huán)的鉆探效率比較高，可以降低經(jīng)濟成本和勞動成本，在干旱缺水地區(qū)更加適用，利用水循環(huán)鉆探技術可以獲取更加精確的信息，同時可以輔助化驗人員明確地質構造信息，減少工作時間，同時可以降低整體勞動成本，但是這種方式耗能比較大。一些地區(qū)的地質具有松軟的特征，很容易發(fā)生坍塌問題，可以利用兩種鉆探技術[4]。

3.4 組合鉆探工藝

當前應用的最為廣泛的地質鉆探技術為組合鉆探工藝，可以綜合設備的各種功能，根據(jù)不同工具的性能，優(yōu)化整體工作效果，因此保障地質鉆探工作效果。組合鉆探工藝具有很強的綜合性，通過結合繩索取心和反循環(huán)取樣技術，提高整體工作效率，降低人工成本，因為組合鉆探工藝具有廣闊的適用范圍，工作人員可以結合工程施工需求，合理選擇鉆探手段。

3.5 空氣泡沫鉆進技術

空氣泡沫鉆主要是混合氣體和液體以及發(fā)泡劑，因此形成泡沫流體，可以用來沖洗介質。在工程勘探工作中遇到空巷等底層，利用傳統(tǒng)鉆進技術無法獲取準確的資料，甚至會引發(fā)工程事故。利用空氣泡沫鉆進技術可以避免發(fā)生鉆孔漏失問題，使地質鉆探效率因此提高[5]。

3.6 其它新材料技術

除去上述的地質鉆探技術，當前在鐵路隧道工程中開始利用一些新型材料，例如在干旱地區(qū)可以利用節(jié)水鉆探技術，在研究鉆頭的過程中，利用超聲波技術制作出金剛石鉆頭，根據(jù)這些地質鉆探技術的特性，在不同的地質環(huán)境中利用，工作人員需要經(jīng)過實地考察合理選擇地質鉆探技術，有效節(jié)省鉆探成本，同時進一步提高地質鉆探工作效率。

3.7 在地質勘查中全面應用鉆探技術

地質鉆探技術在地質勘察工作中廣泛利用，在各個地質勘察階段都可以利用，因為不同的地質鉆探技術具有不同的優(yōu)缺點，在實際應用階段需要綜合考慮自然因素和人為因素，把握鉆進深度和鉆孔目的，合理選擇鉆進方法。在選擇地質鉆探技術的過程中，工作人員需要根據(jù)不同的情況合理選擇鉆探方式，高效獲取巖心。在勘察地下水文的過程中，工作人員需要結合鉆孔結構含水層的要求，在土層鉆探過程中，主要是利用干鉆，同時需要盡量縮短鉆探工作路程。因為我國地質鉆探工作已經(jīng)發(fā)展一段時間，因此已經(jīng)形成了完整的技術體系，勘察人員在勘察階段，需要嚴格遵守工作規(guī)定，掌握各種專業(yè)知識，嚴格遵守具體的操作流程，順利開展勘察工作。此外需要根據(jù)鐵路隧道工程的需要，制定出科學的規(guī)定，在地質勘察過程中，鉆探人員需要合理選擇取土方式和鉆土類型，使鉆探工作效率進一步提高。

4 鉆探技術設備的應用方法

4.1 擊入法

在各種地質條件中都可以利用擊入法，在取料階段，工作人員需要利用輕錘多次沖擊鉆孔外側，此外也可以可利用重錘少量沖擊鉆孔內部，在硬質土層中擊入法應用效果比較好，結合可靠性數(shù)據(jù)，利用孔內重錘法，可以提高整體工作效率，優(yōu)化工作效果[6]。

4.2 壓入法

針對軟土地質，在取樣階段需要利用壓入法，在實際工作中利用連續(xù)性壓入法，因此獲取土層樣品，工作人員需要利用專業(yè)的按壓裝置按壓提取目標土層，如果土層比較復雜，可以利用斷續(xù)壓入法，在工作過程中不會擾動土層，為后續(xù)工作奠定基礎。

5 鐵路隧道工程地質鉆探技術未來發(fā)展趨勢

5.1 技術的未來發(fā)展

使用地質鉆探，其范式和模式具有單一性的特點，所以在應用時有明顯的問題。我們國家不斷開拓地質的鉆探技術，在地質鉆探過程中，要充分運用智能化的設備，開展深入的工作研究工作。所以在開展鉆探方式，需要對新技術加以研究、分析，在實際工作過程中，充分運用各技術設備開展工作。

5.2 設備的未來發(fā)展

當前，我們國家的地質鉆探技術在不斷發(fā)展，鐵路隧道工程不斷發(fā)展，利用傳統(tǒng)的地質鉆探設備很難滿足工程要求，未來滿足工程施工要求，需要加大力度研究地質鉆探設備。由于設備非常多元化，在設計中如果一味只用單一的設備，可能會造成工序復雜、操作機械等問題，所以在實際工程開展情況下，需要使用具有多功能的設備進行工作[7]。

在地質鉆探過程中，為了提高巖心采取率，工作人員需要合理選擇鉆心和取芯工具。在地質鉆探工作過程中，工作人員可以選用金剛石鉆頭，金剛石鉆頭主要包括高溫燒結和低溫電鍍兩種類型，電鍍金剛石鉆頭具有良好的性能，嚴格根據(jù)標準選擇電鍍鉆頭，使地質鉆探的巖心采取率因此提高。

5.3 地質鉆探工藝發(fā)展

在在地質鉆探過程中，鉆探工藝直接影響到巖心采取率，因此工作人員需要合理選擇鉆探工藝。在砂層鉆井過程中，需要設置泥漿護壁，利用階梯式肋骨硬質合金鉆頭，實現(xiàn)循環(huán)式鉆進過程，在礫砂中選用方柱狀的硬質合金鉆頭。在鉆進破碎石階段，工作人員可以利用雙管鉆具，循環(huán)開展雙管鉆工作，使巖心采取率因此提高，順利開展地質鉆探工作[8]。

5.4 發(fā)展建議

科學技術不斷發(fā)展，也進一步發(fā)展了我國地質鉆探技術，但是我國鉆探設備還不夠先進，需要進一步提高自動化程度，影響到地質鉆探工作效率。此外在地質鉆探過程中，因為缺乏完善的管理制度，需求高素質技術人員，影響到該行業(yè)的發(fā)展。為有效提高我們國家地質鉆探技術的水平，一是需進一步發(fā)展我國地質鉆探技術，加強研究鉆探設備，積極學習和引進國外先進技術，使我國地質鉆探設備的自動化水平因此提高。另一方面在開展地質鉆探工作的過程中，需要提高操作人員的安全意識，完善各項工作制度以及有關工作。在開展相關工作時結合人員的專業(yè)特點，有效提升地質鉆探的工作質量。在開展地質鉆探工作時，需要利用各種新方法和新技術，因此研發(fā)新技術和新方法需要經(jīng)歷較長的時間，因此為了更好的利用新技術，需要加大力度宣傳新技術和新方法，落實現(xiàn)場演示工作，有效應用新技術，進一步發(fā)展我國的地質鉆探技術。

6 結束語

本文分析了地質鉆探技術在鐵路隧道工程中的應用，為了發(fā)揮出地質鉆探技術的作用，在實際工作中，需要加強創(chuàng)新和優(yōu)化，優(yōu)化地質鉆探技術應用效果，同時可以提高鉆探效率，為鐵路隧道工程施工奠定基礎。