巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

李螢

（湖南求實(shí)項(xiàng)目管理有限公司 湖南永州 425000）

巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

李螢

（湖南求實(shí)項(xiàng)目管理有限公司 湖南永州 425000）

在巖土工程勘察鉆探施工中，如果土層性質(zhì)不同，則需要根據(jù)實(shí)際情況采用不同的鉆探工藝。對此，本文首先對鉆探設(shè)備和工藝進(jìn)行了介紹，然后對不同地層的鉆探工藝進(jìn)行了分析，并以巖溶地區(qū)巖土工程勘察為實(shí)例，詳細(xì)探究了鉆探工藝的選取方法。

巖土工程；鉆探；選取

1 引言

我國土地面積廣博，地質(zhì)條件復(fù)雜，在工程建設(shè)前，首先需要通過巖土工程勘察了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，從而保障后期工程建設(shè)的順利實(shí)施，提高工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，對巖土工程不同地層，必須采取不同的鉆探工藝。

2 巖土工程鉆探設(shè)備及工藝

2.1 鉆探設(shè)備

在巖土工程勘察過程中，所使用的所有設(shè)備統(tǒng)稱為鉆探設(shè)備，具體包括鉆機(jī)、鉆探泵、空氣壓縮機(jī)、動力設(shè)備等等。鉆探設(shè)備裝載形式有兩種，即整體式和組合式，整體式還可以被分為固定式、托引式和自行式。除此以外，根據(jù)鉆探設(shè)備的使用功能，還可以對其進(jìn)行進(jìn)一步分類。在巖土工程勘察中，主要是采用巖芯的鉆探設(shè)備以及取樣設(shè)備提取土層樣本，然后再進(jìn)行分析研究，從而掌握地質(zhì)資料。

2.2 鉆進(jìn)方法

在巖土工程勘察中，所有的鉆進(jìn)施工方法都可以被稱為鉆進(jìn)方法。在實(shí)際勘察施工中，有很多鉆進(jìn)方法可供選擇，但是無論采用何種鉆進(jìn)工藝，都必須結(jié)合實(shí)際情況選擇最適宜的鉆進(jìn)方法，這樣才能獲得較好的施工效果。

3 不同地層的鉆探工藝

3.1 粘性土層

粘性涂層有兩種，即軟弱粘性土層和可塑偏軟粘性土層，由于地下水位以上土層強(qiáng)度較弱，因此，可以采用長螺旋鉆進(jìn)方法，而地下水位以下孔深較深，則可以使用沖擊同轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法，如果孔深較淺，則可以使用套管螺旋鉆方法。對長螺旋鉆進(jìn)方法和沖擊同轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法進(jìn)行詳細(xì)分析如下：

（1）在軟弱粘性涂層中，長螺旋鉆的應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯，在實(shí)際鉆進(jìn)施工中不僅不需要使用循環(huán)液，而且鉆進(jìn)效率較高，而且通過鉆進(jìn)取出的巖芯能夠較好的保持地層的天然結(jié)構(gòu)特征。

（2）沖擊同轉(zhuǎn)鉆進(jìn)在實(shí)際應(yīng)用中，首先需要設(shè)計泥漿配合比，在確保符合護(hù)壁要求的基礎(chǔ)上減少水泵流量，如果有實(shí)際需要，則還可以采用干孔卡取法取得巖芯或者使用雙動雙管取心鉆具或者巖芯，其在巖芯鉆取方面應(yīng)用優(yōu)勢明顯。

3.2 砂層

在巖土工程勘察中，砂層鉆探工藝與砂粒粒徑有很大的關(guān)聯(lián)，而且在鉆進(jìn)施工中，很容易受到地下水的影響。如果巖土工程地質(zhì)環(huán)境中的主要組成為粉細(xì)砂，則可以采用螺旋鉆進(jìn)方法，在鉆進(jìn)過程中，如果需要深入鉆進(jìn)，則可以采用小直徑螺旋鉆進(jìn)行施工。在回次終了前，應(yīng)該使用泥漿對鉆孔進(jìn)行清洗，將粉細(xì)砂帶入泥漿池中，然后再停泵，這樣有利于減少事故發(fā)生率。停泵后，還應(yīng)該持續(xù)干鉆0.4m左右，在此過程中，必須保證巖芯不會發(fā)生掉落的問題。如果巖土工程地質(zhì)主要組成是粗砂或者礫沙，則可以采用品字形硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)施工中，應(yīng)該以低轉(zhuǎn)速、灌漿泵吸反循環(huán)的方式進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.3 卵石層

在對卵石層進(jìn)行鉆進(jìn)施工時，有很多因素會影響實(shí)際施工效果，因此，必須綜合考慮地層要求選擇鉆進(jìn)工藝。如果地層厚度較小，則可以先采用泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)，然后再進(jìn)行鉆進(jìn)；如果地層厚度較大，則應(yīng)該先使用跟管鉆具，然后再進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.4 巖溶石灰?guī)r鉆進(jìn)技術(shù)

在對巖溶石灰?guī)r進(jìn)行鉆進(jìn)過程中，主要任務(wù)是明確巖溶的發(fā)育規(guī)律、規(guī)模、填充物情況等等。如果巖溶有裂縫，已經(jīng)產(chǎn)生漏漿的問題，則可以向孔內(nèi)回填濕粘土球，然后使用鉆進(jìn)對孔內(nèi)進(jìn)行擠壓，將粘土球擠壓成泥漿，然后再將泥漿擠壓至孔壁，這樣能夠達(dá)到很好的護(hù)壁效果。粘土球的粘性較大，因此不容易被沖洗液沖走，有利于保障鉆探的順利實(shí)施。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

擬建工程為高樓建筑群，建設(shè)場地內(nèi)滿鋪一層地下室結(jié)構(gòu)，建筑基礎(chǔ)型式為樁基礎(chǔ)形式。該工程位于灰?guī)r分布區(qū)，對以往的建設(shè)施工進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在灰?guī)r分布區(qū)，有溶洞和土洞。對地層性質(zhì)進(jìn)行研究分析，地層中包括素填土（Q43）、含礫粉質(zhì)粘土（Q31）、粉質(zhì)粘土（Q32）、塘泥（Q44）、粉質(zhì)粘土（Q31）和淤泥質(zhì)粘土（Q42）。

對基巖的巖性特征進(jìn)行研究，分析結(jié)果如下：在施工區(qū)域范圍內(nèi)，基巖主要有泥質(zhì)粉砂巖和寒武紀(jì)泥晶灰?guī)r?；鶐r層的理面傾角比較平緩，綜合考慮巖石的類型以及風(fēng)化程度，可以將其分為三個風(fēng)化帶，具體特征如下所示：

（1）全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：呈紅褐色或者灰黃色，在長期風(fēng)化作用下，原巖層結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞；

（2）強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：呈紅褐色或者灰黃色，母巖成份已強(qiáng)烈風(fēng)化，巖層中夾有少量的中等風(fēng)化巖塊；

（3）強(qiáng)風(fēng)化泥晶灰?guī)r：呈現(xiàn)青灰色，厚度較大，母巖成份已強(qiáng)烈風(fēng)化，有方解石填充，巖層中夾有少量的中等風(fēng)化巖塊。

在對巖土工程進(jìn)行鉆進(jìn)施工過程中，當(dāng)鉆孔達(dá)到23m深度左右時，發(fā)現(xiàn)溶洞，溶洞深度達(dá)0.6m左右，層頂?shù)母叱淘?9.6～19.3m之間。

4.2 巖溶發(fā)育基巖鉆探方案

在本次巖土工程勘察中，結(jié)合工程實(shí)際需要，選擇XY-1型鉆機(jī)。在鉆進(jìn)施工準(zhǔn)備期間，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，還需要配備一些輔助工具，包括巖芯管、鉆頭、套管、膨潤土等等，另外，還需要準(zhǔn)備一些打撈工具，在進(jìn)入鉆探施工現(xiàn)場后，還需要準(zhǔn)備一些粘性較大的粘土。在本次鉆探施工中，最大的難點(diǎn)是對于巖溶裂隙位置進(jìn)行補(bǔ)漏以及對多層溶洞進(jìn)行成孔施工，保障鉆進(jìn)施工的順利進(jìn)行。本次鉆進(jìn)施工采用雙層巖芯管金剛石鉆頭，并使用泥漿護(hù)壁方法，這樣有利于保證巖體的完整性，從而提高巖溶鑒別準(zhǔn)確性。

在鉆進(jìn)施工過程中，如果遇到巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，則會導(dǎo)致泥漿大量流失，最終產(chǎn)生漏漿問題，如果泥漿無法返回至孔口，就會造成鉆頭燒毀的問題，阻礙鉆進(jìn)施工的正常進(jìn)行。對于這一問題，可以采用以下方式解決：使用質(zhì)量較好的膨潤土進(jìn)行護(hù)壁，使用水泥漿進(jìn)行護(hù)壁，在此過程中，應(yīng)該盡量提高泥漿濃度，這樣才能達(dá)到較好的補(bǔ)漏施工效果。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，上述護(hù)壁施工方法的應(yīng)用效果較差。

通過反復(fù)研究和嘗試，決定在孔內(nèi)回填粘土塊，然后再使用鉆進(jìn)對粘土進(jìn)行震動擠壓，將粘土擠壓進(jìn)巖溶裂隙位置，成為泥漿，然后再進(jìn)行掃孔，將剩余的泥漿擠壓至孔壁位置，通過這種造漿方法能夠達(dá)到很好的護(hù)壁效果。在本次工程鉆進(jìn)施工中，對于護(hù)壁的粘土，可以采用施工現(xiàn)場周邊的老粘土層，因?yàn)槔险惩翆拥乃苄暂^大，而且粘性較大，因此能夠達(dá)到很好的護(hù)壁效果，不容易發(fā)生二次滲漏的問題。

4.3 鉆探施工其他注意事項(xiàng)

（1）在鉆進(jìn)施工開始前，首先需要結(jié)合實(shí)際情況編制好勘察綱要，確保內(nèi)容的完整性，明確勘察方案和目標(biāo)。另外，還需要對勘察工期和施工工序進(jìn)行合理安排?？辈炀V要編制完成后，還應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格審核，確保其符合工程實(shí)際需要，然后再以勘察綱要為指導(dǎo)進(jìn)行鉆進(jìn)施工。

（2）如果在野外進(jìn)行鉆探施工，則必須嚴(yán)格注意控制施工質(zhì)量。在施工開始前，首先需要對施工機(jī)長進(jìn)行職業(yè)教育培訓(xùn)，并對現(xiàn)場施工管理人員進(jìn)行監(jiān)督。另外，還應(yīng)該對鉆機(jī)進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保其能夠正常投入使用。對于巖土樣本，應(yīng)該及時鉆取，然后再根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行封樣，并及時送至試驗(yàn)室進(jìn)行檢測，做好檢測記錄。

（3）對巖溶的實(shí)際分布情況以及規(guī)模形狀進(jìn)行準(zhǔn)確的揭露，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須根據(jù)相關(guān)規(guī)定指導(dǎo)鉆機(jī)施工過程，現(xiàn)場技術(shù)人員要仔細(xì)觀察，并進(jìn)行詳細(xì)記錄。

（4）對于巖土勘察所獲得的資料，應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)的整理，勘察報告必須符合國家規(guī)定的要求，所提數(shù)據(jù)必須保證準(zhǔn)確，這樣才能反映出巖土工程地質(zhì)實(shí)際情況。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要對幾種常見的鉆探施工工藝進(jìn)行了分析。地質(zhì)環(huán)境條件和成因是不同的，因此在巖土工程勘察中，所使用的鉆探工藝也是不同的。在鉆探過程中，必須結(jié)合地層特征選擇最符合實(shí)際需要的鉆探方案，這樣才能保障巖土工程勘察效果。

[1]陳 文.巖土工程勘察中鉆探工藝技術(shù)措施[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2014，26（13）：179～180.

[2]張紹羽.試論巖土工程勘察中鉆探工藝的選擇[J].大科技，2014（01）：218～219.

[3]李茂柱.巖土工程勘察中鉆探工藝技術(shù)幾點(diǎn)建議[J].中國建材科技，2014（S2）：186.

TU195

A

1004-7344（2016）13-0188-02

2016-1-29

李 螢（1988-），男，本科，助理工程師，主要從事地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)勘查工作。