試析巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

■鄒弦

（重慶市勘測院 重慶 400020）

試析巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

■鄒弦

（重慶市勘測院 重慶 400020）

在巖土工程勘察過程中，鉆探工藝的選取直接關系到巖土特性及其物理學指標的準確性，要確保鉆探質量，就要結合不同土層的性質，選擇不同的鉆探工藝。本文主要對鉆探設備的選取和不同地質層的鉆探工藝進行了探討。

巖土工程勘察鉆探工藝

隨著社會經濟的飛速發展和城市化進程的加快，我國的建筑規模也在不斷擴大。在工程建設過程中，確保地基的承載力，控制建筑物的沉降變形顯得非常重要，這就需要工程師提供可靠的原始地質勘查資料，為建筑物的設計提供重要參考依據。

1 鉆探設備的選取

常用的鉆探設備包括鉆機、鉆塔、動力裝置、擰卸裝備等，在巖土工程勘察中鉆探工藝的選取主要是為了滿足勘察要求。現在勘察領域中常用的勘察設備為汽車鉆，原因是其具有較高的工作效率。因此，在巖土工程勘察項目中，鉆探設備對鉆探工藝的影響不大，但鉆進方法和鉆探工具直接影響著勘察質量。

1.1 鉆桿的選取

在選取鉆桿時應按時檢查鉆桿軸線，確保其直線度誤差在0.1%以內；同時，還可以為鉆機配置直徑分別為42mm和50mm的兩套鉆桿，前者主要用于軟土層和較硬土層的原位測試和鉆進，后者則主要用于硬土層的鉆進，并能有效預防鉆桿的脫落和折斷。

1.2 巖芯管和鉆頭的選取

就目前來說，巖土工程勘察所用到的鉆頭主要有硬質合金取心和螺旋型鉆具，在勘察中要結合地質情況和鉆進方法選擇鉆具，前者主要用于硬質合金的鉆進，后者則主要用于螺旋鉆進。其中，常用的螺旋鉆可分為短螺旋鉆、長螺旋鉆、振動螺旋鉆、環狀螺旋鉆、套管螺旋鉆以及麻花鉆等。在進行巖土勘查時要結合地層的不同選取相應的鉆進方案和鉆具，以下就此問題進行簡單分析：

（1）可塑偏軟粘性和軟弱粘性土層：對處于地下水位之上的土層，由于其強度不高，適合應用螺旋鉆進或重錘沖擊鉆進，長螺旋鉆是最佳選擇；對處于地下水位之下的土層，當孔深較淺時可使用套管螺旋鉆，當孔深較深時建議使用沖擊同轉鉆。因為長螺旋鉆不用循環液，在軟弱粘性土層中具有較高的鉆進效率，取出巖芯后還可以看到天然的地質結構，不會對地質狀態和結構的描述造成影響，也不影響對土層深度和厚度的判斷。若選用沖擊同轉鉆，需配置好水泥比例，在符合護壁要求的情況下盡可能地將水泵流量減小，以免因水流較大沖散土層并參雜泥漿。

（2）堅硬、硬塑以及可塑偏硬粘性土層：對于這些土層宜使用沖擊同轉鉆，同時要采用小肋骨鉆頭，比巖芯管大11~14mm的肋骨鉆頭切削粘性土的作用較強，對土層的影響小，幾乎不影響對土層深度和厚度的判斷，確保土體的原樣提取和分層的質量。為提高工作效率，在實際的勘察中往往選用螺旋鉆，但是因為該地質層具有較高的強度，所以螺旋鉆也難以起到高效優勢，在對堅硬、硬塑以及可塑偏硬粘性土層進行鉆進時要注意選擇合適的螺旋距。

（3）砂層：對于該層地質，最重要的是要注意地下水帶來的影響。要考慮處于地下水位之上的砂石直徑和粘粒含量，當含量大時宜選取螺旋鉆，若孔深較深，建議在后期換用直徑較小的螺旋鉆。

（4）碎(卵)石層：對于處在這一層的土層來說，需考慮的主要是其地下水位以及填充物。處于地下水位之上、填充物主要為粘性土的碎(卵)石層，由于它具有較強的粘結性，且粘土粒具有較大的自由表面張力，在鉆進時不容易引起孔壁坍塌，能夠在裸孔時直接鉆進，其鉆具宜選用加厚螺旋鉆或者單管巖芯管；處于地下水位之下的碎(卵)石層，由于它較容易受地下水的影響，發生孔壁坍塌的可能性非常大，可以適當應用泥漿進行護壁，宜選用套管護壁跟管進行鉆進，當遇到直徑比管徑大的碎石和卵石的時候，可用一字鉆頭或角錐將其擊碎。

2 不同地質層的鉆探工藝

（1）可塑偏軟粘性和軟弱粘性土層：將螺旋鉆的葉片長度控制在大約1m，直徑比鉆孔直徑要小一些。鉆進速度一般為90r/min~ 100r/min，孔內水位在鉆進的同時也慢慢上升，有一定的潤滑作用，緩解上鉆阻力。但是當鉆進轉速變高時，提高了上鉆速度，此時水就會產生不良影響，導致土樣從葉片上掉落，難以達到預期效果，這時可使用油缸將鉆具慢慢提升。

（2）堅硬、硬塑以及可塑偏硬粘性土層：該層含水量較小，有粘性土填充時可用同轉跟管，鉆進速度為20r/min~40r/min，鉆進平穩進行時可增加其鉆進參數。當壓力表變化幅度過大時，要馬上提鉆，以免鉆機和鉆頭合金受損。③密實碎(卵)石層：由于該層含水量小，同時有粘性土填充，可使用合金干鉆，先選用小值參數，然后根據進尺的加大而慢慢加大參數，可適當將鉆具進行上下竄動，以免鉆頭被堵死或燒死。

（3）砂層:該層鉆探工藝的選取與地質顆粒的大小有著密切的聯系：①粉細砂混合有粘性土：在進行該處的鉆進時，壓力不應過大，不要上下活動，低速鉆進，當孔內的懸浮粉細沙被沖入泥漿池之后才可以停止鉆進，以防出現沉砂卡鉆。②礫砂、中粗砂：通過灌漿無泵進行反循環、低速鉆進，同時應保持鉆具浮動，下方快，上提慢，從而在孔底形成反循環，為確保卡芯和取心率，在終止鉆進前，要用清泥漿將鉆孔進行清洗，當孔內的懸浮粉細沙被沖入泥漿池之后才可以停止鉆進，以防出現沉砂卡鉆，等到鉆具不再浮動時再進行干燒卡芯。

（4）碎(卵)石層：該層地質的含水率、密實度以及粘性土的填充情況都在很大程度上影響著其鉆探工藝的選取，組合理論不同，所采用的鉆探工藝也有所不同，其鉆孔壓力一般為2000 N~3000 N。松散碎(卵)石層的粘性土含量不高，使用植物護壁取得的效果不明顯，最有效的鉆進工藝是跟管鉆進，跟管長度控制在3m~6m之間，鉆速控制在30r/min~60r/min。若進尺較為順利，不宜對鉆進參數進行更改。

3 結束語

綜上所述，地質的形成原因和所處環境多種多樣，對其實施鉆探工藝時要綜合考慮各方面的因素，不能只用某一組數據作為參考標準。而是應該根據實際情況，分析當地的地質構造、地質環境以及地質特點，結合以往的勘察經驗，選擇恰當的鉆具和鉆探工藝，從而制定一套既科學又經濟的鉆探方案，更好地進行巖土工程勘察。

[1]黃松華.巖土工程勘察中鉆探與鉆進工藝幾個問題的探討—-以南昌、撫州兩地區為例 [J].華東地質學院學報,1995,04:371-376.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-167-1