巖土工程勘察中鉆探工藝探討

尋懷軍

（中國(guó)有色金屬長(zhǎng)沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 巖土工程勘察鉆探的特征

很多巖土工程都是位于巖溶地區(qū)，其地質(zhì)條件不僅比較堅(jiān)硬，也比較復(fù)雜特殊，這使得在對(duì)巖土工程進(jìn)行勘察鉆探時(shí)難度系數(shù)較大，因此，在進(jìn)行勘察鉆探的時(shí)候，要得到技術(shù)的支持，否則，勘察鉆探工作很難進(jìn)行下去。之所以會(huì)對(duì)巖溶地區(qū)的巖土工程進(jìn)行勘察，最主要的原因就是，對(duì)巖溶地區(qū)的巖溶化發(fā)規(guī)律進(jìn)行了解，充分了解巖溶地區(qū)的分布規(guī)律和密度以及規(guī)模，從而提高巖土工程的可行性和可建設(shè)性。對(duì)于巖土工程來(lái)說(shuō)，其所在位置是否合適，與地質(zhì)條件有著直接的關(guān)系，而勘察鉆探工作則可以幫助施工單位更加了解地質(zhì)條件，看巖土工程是否適合建設(shè)在該區(qū)域內(nèi)。要想達(dá)到巖土工程勘察鉆探的目的，光靠人為力量是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，還必須借助與時(shí)俱進(jìn)設(shè)備、儀器、方法的幫助。技術(shù)人員需要和巖土工程的實(shí)際情況以及巖溶地區(qū)實(shí)際情況相結(jié)合，根據(jù)順序展開(kāi)勘察、分析，從而掌握到更多的地質(zhì)數(shù)據(jù)，也可以從數(shù)據(jù)中分析得出巖溶地區(qū)對(duì)巖土工程的影響和危害等，便于施工單位快速做出決策[1-3]。

2 工程勘察工作中鉆探工藝的合理選取

工程勘察工作中包括巖土深層勘察工藝，針對(duì)深層次巖土層進(jìn)行實(shí)際勘察，就要應(yīng)用合理的鉆探工藝，利用鉆探工藝對(duì)巖土層進(jìn)行鉆孔，最終實(shí)現(xiàn)巖土層鉆探設(shè)計(jì)合理，也能夠保證巖土層勘察數(shù)據(jù)資料獲取有效。而在實(shí)際的勘察工藝實(shí)施過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)巖土層種類(lèi)不同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，需要采用不同的勘察鉆探工藝，以保證鉆探數(shù)據(jù)獲取精準(zhǔn)，同時(shí)也是為了保證后續(xù)的工程勘察施工更加合理。在當(dāng)前，隨著工程勘察設(shè)計(jì)單位逐漸發(fā)展，其在具體的工程勘察中總結(jié)了鉆探工藝選取經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的地質(zhì)情況選取不同的鉆探工藝，促進(jìn)工程勘察工藝合理實(shí)施。以下是對(duì)不同地層勘察鉆探工藝的總結(jié)。

2.1 粘性土層鉆探工藝分析

粘性土層是工程鉆探工藝實(shí)施中經(jīng)常遇見(jiàn)的土層，在工程具體實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)鉆探工藝進(jìn)行合理的選取，應(yīng)該針對(duì)粘性土層的特點(diǎn)進(jìn)行合理分析，并合理的選擇施工鉆探工藝。在工程鉆探工藝選取過(guò)程中，粘性土層鉆探一般選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式進(jìn)行鉆探或者選擇重錘沖擊鉆方式進(jìn)行鉆探，以保證鉆探工藝良好的實(shí)施。粘性土層與其他土層特性相比具有滲透系數(shù)相對(duì)較小、土層壓縮性能高的主要特點(diǎn)，其土層特點(diǎn)造成了自身強(qiáng)度性能相對(duì)偏低的問(wèn)題，所以在實(shí)際的鉆探工藝選取過(guò)程中，適合選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式。尤其是在水位高度高于鉆探地區(qū)的情況下，非常適合應(yīng)用回轉(zhuǎn)鉆探工藝，以保證鉆探工藝實(shí)施更加合理，最終提升鉆探工藝質(zhì)量。另外，在粘性土層實(shí)施鉆探工藝的過(guò)程中，施工中要想對(duì)工程地質(zhì)水文狀況進(jìn)行良好的了解，可以選擇重錘鉆探工藝。但是，與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工工藝相比，重錘鉆探工藝實(shí)施鉆進(jìn)效率相對(duì)較低。所以，在粘性土層進(jìn)行鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，一般選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝進(jìn)行鉆孔勘探，以保證鉆孔勘探更加合理。

2.2 砂卵石層鉆探工藝分析

砂卵石層也是工程勘察過(guò)程中的常見(jiàn)土層，對(duì)砂卵石層進(jìn)行地質(zhì)工程勘察過(guò)程中也應(yīng)該注重勘察鉆探工藝的合理選取。在砂卵石層鉆探工藝合理選擇的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)土層不同情況選擇合理的鉆探工藝。在砂卵石層鉆進(jìn)勘察工作實(shí)施過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)勘察工作中存在有土層厚度較大、泥沙質(zhì)量相對(duì)較低問(wèn)題時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整砂卵石層鉆進(jìn)工藝，一般此情況下選擇跟管鉆進(jìn)工藝進(jìn)行鉆進(jìn)勘察，以保證鉆進(jìn)勘察工作開(kāi)展更有效率，也能夠在最大程度上提升鉆進(jìn)工藝實(shí)施質(zhì)量，保證鉆進(jìn)工藝實(shí)施效果，也能夠促進(jìn)工程勘察工作實(shí)施更加高效。在鉆進(jìn)工藝實(shí)施過(guò)程中，也會(huì)遇到砂卵石層較薄的問(wèn)題，所以在實(shí)際的鉆進(jìn)工藝選擇過(guò)程中，應(yīng)該針對(duì)性選擇泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式進(jìn)行鉆探，在實(shí)施鉆探的過(guò)程中，對(duì)土層進(jìn)行一定的保護(hù)，從而保證土層鉆探施工更加有效，也能夠在最大程度上提升鉆探工藝效果。砂卵石層鉆進(jìn)勘察工作中，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)土層緊密性強(qiáng)情況，而在此情況下采用到回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式不夠合理，一定程度上會(huì)造成孔壁損害問(wèn)題，并且實(shí)際的鉆進(jìn)工藝實(shí)施過(guò)程中，也應(yīng)該注重鉆進(jìn)工藝控制效果，在鉆進(jìn)具體實(shí)施中做好泥漿保護(hù)，合理控制鉆進(jìn)厚度，最終提升鉆進(jìn)質(zhì)量。綜上所述，在砂卵石層鉆進(jìn)勘察工作中，根據(jù)施工中土層緊實(shí)情況不同選擇泥漿護(hù)壁鉆探工藝或者跟管鉆進(jìn)方式進(jìn)行鉆進(jìn)更為合理。實(shí)際工程勘察工藝實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)性采用不同鉆探工藝，能夠保證鉆探工藝實(shí)施合理，也可以保證工程勘察更加有效[4,5]。

2.3 軟土層鉆探分析

在對(duì)巖溶地區(qū)巖土工程進(jìn)行勘察鉆探時(shí)，無(wú)論是使用什么方法進(jìn)行鉆探，其進(jìn)尺的速度都應(yīng)較快，如果在遇到土洞的時(shí)候，難免會(huì)遇到掉鉆情況，這也意味著，在不施壓或者轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，只需要自己的力量就能夠下落。通常情況下，淤泥并沒(méi)有上面塑造性可言，質(zhì)量也比較軟，當(dāng)施工在提鉆后，孔洞可能會(huì)出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是正常的。而在這時(shí)候，二次下鉆的深度不應(yīng)比第一次多，如果孔洞里面的填充物較少，那么，孔洞中的空間相對(duì)而言就要大一些，在進(jìn)行二次下鉆的時(shí)候，則會(huì)使得孔位發(fā)生偏差，如果孔洞已經(jīng)被填充物占滿了，那么，鉆探到這個(gè)位置時(shí)就會(huì)有很多水流出來(lái)，會(huì)導(dǎo)致孔洞塌陷，還會(huì)改變地下水的水位。因此，在對(duì)軟土層進(jìn)行鉆探的時(shí)候，施工人員就需將鉆具更換成為肋骨鉆頭，從而擴(kuò)大直徑，而為了避免出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，就需使用管套保護(hù)孔壁。

3 工程勘察工作中鉆探工藝的合理應(yīng)用

3.1 工程實(shí)際概況介紹

本工程為M市道路施工，其道路施工中設(shè)計(jì)道路為1級(jí)主干道路標(biāo)準(zhǔn)，道路施工速度限制在80公里/小時(shí)、施工中設(shè)計(jì)施工標(biāo)段K1+136-K1+906,施工道路全程達(dá)到8.6km左右，道路施工中還包括有0.7km引橋，為了保證本工程施工更加合理，在實(shí)施的施工過(guò)程中，工程施工單位進(jìn)行了合理的地質(zhì)勘察工藝控制，以下是本工程地質(zhì)勘察鉆探工藝的合理選取要點(diǎn)總結(jié)。

3.2 工程地質(zhì)巖性分析

上文提及，在工程地質(zhì)勘察中，鉆探工藝實(shí)施非常關(guān)鍵，一定程度上決定了施工質(zhì)量。而在鉆探工藝實(shí)施之前，應(yīng)該對(duì)工程施工地區(qū)的底層巖性進(jìn)行合理的分析，通過(guò)底層巖性分析，而選擇不同的施工工藝，保證施工工藝合理有效。以下是對(duì)M工程施工地區(qū)地質(zhì)巖性分析總結(jié)。在實(shí)際的勘察中，針對(duì)M地區(qū)工程地區(qū)巖性進(jìn)行實(shí)際勘察，主要包括第四系松散層以及粉砂質(zhì)泥巖層兩部分，以下是對(duì)兩部巖層具體總結(jié)。

（1）第四系松散層分析在M工程中，粉質(zhì)黏土、粉砂及卵石是土層的主要結(jié)構(gòu)，其主體土層相對(duì)比較松散，并且整體厚度相對(duì)較大。卵石土層是本土層的主要結(jié)構(gòu)，土層相對(duì)飽和、并且包括石英等成分，中部卵石土層性質(zhì)較為堅(jiān)硬，并且不易破壞、在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，其卵石土層厚度達(dá)到7.20m～16.80m，平均厚度也達(dá)到11.8m左右。第四系松散堆積層中還包括有粉質(zhì)黏土層結(jié)構(gòu)、實(shí)際的施工勘察中發(fā)現(xiàn)黏土層厚度達(dá)到3.80m～6.90m左右，其平均厚度能夠達(dá)到5.6m左右。

（2）粉砂質(zhì)泥巖粉砂質(zhì)泥巖層也是M工程施工過(guò)程中的重要組成部分。在粉砂質(zhì)泥巖層中主要包括灰綠色粉砂質(zhì)泥巖層以及棕紅色顏色，巖層厚度適中，實(shí)際控制厚度在29.00m～45.70m范圍之內(nèi)。工程實(shí)際施工勘察過(guò)程中，對(duì)粉砂質(zhì)泥巖層的質(zhì)量指標(biāo)RQD值進(jìn)行勘察計(jì)算，其指標(biāo)達(dá)到55～70，并且?guī)r層主體相對(duì)比較完整，自身硬度不強(qiáng)，容易被擊碎。通過(guò)對(duì)M工程施工進(jìn)行合理的地質(zhì)勘察，能夠保證鉆探工藝選取合理，也能夠保證具體工程勘察更加有效。

3.3 工程鉆探工藝實(shí)施分析

通過(guò)對(duì)M工程進(jìn)行實(shí)際的地質(zhì)勘察，能夠?qū)︺@探工藝進(jìn)行合理的選取，而所在鉆探工藝設(shè)計(jì)中，應(yīng)該根據(jù)施工地土層情況，分析鉆探工藝實(shí)施難點(diǎn)，以下是本工程施工中，對(duì)鉆探工藝施工難點(diǎn)進(jìn)行有效控制。本工程鉆探工藝施工中的地質(zhì)鉆探難點(diǎn)，其主要是由于復(fù)雜的地質(zhì)條件引起，工程鉆探工藝設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)M工程區(qū)域地下水狀況相對(duì)比較復(fù)雜，并且存在有堆積層，其主要包括粉砂層、卵石層等，其卵石層堆積厚度相對(duì)較大，可以達(dá)到16.8m左右。本工程鉆探工藝施工設(shè)計(jì)中的地質(zhì)鉆探難點(diǎn)包括水文情況，其工程施工中要涉及到0.7km引橋工程，橋下為A河，施工鉆探中容易造成水文變化，并對(duì)施工區(qū)域的地質(zhì)情況造成一定的影響。并且在實(shí)際的鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，也很容易引起垮孔、卡鉆，機(jī)械磨損等問(wèn)題，增加了鉆探工藝的實(shí)施成本，對(duì)于鉆探工藝成本控制也產(chǎn)生了一定的問(wèn)題。工程鉆探工藝實(shí)施對(duì)于工程地質(zhì)勘察工作良好展開(kāi)有非常重要的意義，而根據(jù)本工程地質(zhì)土層情況以及鉆探工藝實(shí)施難點(diǎn)，設(shè)計(jì)鉆探工藝技術(shù)為跟管鉆進(jìn)工藝，通過(guò)跟管鉆尖工藝的合理實(shí)施，保證鉆探工藝實(shí)施更加有效。

3.4 工程鉆探工藝技術(shù)控制要點(diǎn)

工程鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)工程施工特點(diǎn)進(jìn)行有效的控制，具體包括以下幾方面內(nèi)容：

（1）鉆探工藝鉆頭工藝設(shè)計(jì)控制根管鉆進(jìn)工藝實(shí)施中，應(yīng)該針對(duì)根管鉆進(jìn)工藝進(jìn)行合理控制，本工程鉆進(jìn)工藝主要包括以下幾方面設(shè)計(jì)內(nèi)容；鉆探工藝實(shí)施中對(duì)鉆頭和鉆管進(jìn)行了合理的選擇，其中鉆頭選擇為Φ127mm口徑金剛石鉆頭，而鉆管尺寸分別選擇為130mm以及110mm，通過(guò)合理的鉆頭設(shè)計(jì)，保證鉆探工藝實(shí)施更有效果。鉆探工藝實(shí)施中，還對(duì)鉆探鉆頭進(jìn)行了有效的處理，利用廢舊磨損鉆頭,在鉆頭前端鉆孔解決鉆探工藝中的清空問(wèn)題，促進(jìn)鉆探工藝實(shí)施更加有效。鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，對(duì)循環(huán)液進(jìn)行了合理的選擇，其中SM植物膠漿液是本鉆探工藝實(shí)施中的主要循環(huán)液，能夠促進(jìn)孔壁穩(wěn)定，對(duì)后續(xù)的鉆進(jìn)施工有非常重要的作用。

（2）鉆探工藝泥漿工藝控制鉆探工藝施工過(guò)程中，應(yīng)該針對(duì)泥漿進(jìn)行有效的控制，能夠保證鉆探工藝施工更加合理。本鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)泥漿進(jìn)行合理選擇，選擇M植物膠與膨潤(rùn)土進(jìn)行混合配比制作成泥漿，在實(shí)際的泥漿配比過(guò)程中分別選擇膨潤(rùn)土濃度以及SM植物膠濃度達(dá)到5%和0.8%，另外實(shí)際泥漿配比過(guò)程中還加入了定量的羥甲基纖維素（CMC），從而保證泥漿配比控制合理。

（3）鉆探工藝漏漿問(wèn)題處理在工程鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，泥漿漏漿問(wèn)題是主要的問(wèn)題之一，在M工程鉆探工藝實(shí)施中，為了控制鉆探工藝實(shí)施流程，做好漏漿問(wèn)題處理。膨潤(rùn)土和CMC混合而成漿液，并將混合漿液注入到實(shí)際的鉆孔當(dāng)中，能夠防止孔壁漏漿問(wèn)題發(fā)生，促進(jìn)鉆探工藝合理實(shí)施。

（4）鉆進(jìn)工藝規(guī)程參數(shù)設(shè)計(jì)鉆探工藝實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該針對(duì)鉆探參數(shù)進(jìn)行合理控制，其中包括轉(zhuǎn)速控制以及鉆壓控制兩方面內(nèi)容。其中轉(zhuǎn)速控制在250-300r/min以內(nèi)，而鉆壓控制在4-7KN左右。通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，保證鉆探工藝實(shí)施更加有效。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，很多巖土工程都是位于復(fù)雜的巖溶地區(qū)，其地質(zhì)條件比較復(fù)雜特殊，在進(jìn)行勘察鉆探的時(shí)候，要應(yīng)用適合的勘察鉆探，才能達(dá)到巖土工程勘察鉆探目的。本文筆者從鉆探參數(shù)設(shè)計(jì)、鉆探工藝漏漿問(wèn)題控制、鉆頭選擇以及泥漿工藝控制四個(gè)方面闡述了工程勘察中鉆探工藝的控制要點(diǎn)。希望能夠?qū)こ蹄@探工藝的合理實(shí)施有所幫助。