鉆探在巖土工程勘察中的作用

張穩(wěn)

（九江地質(zhì)工程勘察院，江西 九江 332200）

鉆探在巖土工程勘察中的作用

張穩(wěn)

（九江地質(zhì)工程勘察院，江西 九江 332200）

通過(guò)對(duì)鉆探技術(shù)的分析，對(duì)鉆探在巖土工程勘查中的重要性進(jìn)行了闡述，并總結(jié)出了一系列較為可行的具體應(yīng)用措施。

巖土工程；鉆探技術(shù)；工程鉆機(jī)；泥土層

地質(zhì)鉆探技術(shù)在很久之前就被人類(lèi)運(yùn)用到各項(xiàng)生產(chǎn)工作之中，在我國(guó)具有著非常悠久的發(fā)展歷史。同時(shí)，由于我國(guó)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，對(duì)礦產(chǎn)資源與地下水的需求也比較大，對(duì)鉆探技術(shù)的應(yīng)用也比較廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，鉆探技術(shù)也在這一過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。

1 巖土工程勘察中的鉆探技術(shù)分析

1.1 勺型鉆錘擊干法掏土鉆進(jìn)

勺型鉆錘擊干法掏土鉆進(jìn)方法需要使用SH30-2型工程鉆機(jī)進(jìn)行鉆探，其主要流程是先使用鉆機(jī)打出鉆孔，之后使用鋼絲繩或重錘在鉆孔內(nèi)進(jìn)行錘擊，最后使用勺型鉆頭將鉆孔內(nèi)的土石提出，并配合套管護(hù)臂形成穩(wěn)定的鉆孔。這種方法使用于泥土層、砂石層、小顆粒的卵礫石土層等多種結(jié)構(gòu)的土層，鉆探流程簡(jiǎn)單，其巖斷面取芯的形式能夠很好地提高巖芯采取率，大大提升了巖土工程勘察的效率與施工質(zhì)量。同時(shí)，由于這種方法的適應(yīng)性強(qiáng)，勘察效果比較明顯，因此，能夠在很多領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用。需要注意的是，這種方法的鉆探深度有限，一般需要控制在20 m以下、地下水位以上的土層，且對(duì)周?chē)翆拥钠茐谋容^大，因此，在應(yīng)用中也存在著一定的弊端。

1.2 巖芯回轉(zhuǎn)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)

巖芯回轉(zhuǎn)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)方法需使用GJ-100、ADPP-100汽車(chē)鉆機(jī)等多種類(lèi)型的鉆機(jī)進(jìn)行鉆探，其主要流程是先根據(jù)超前鉆探報(bào)告與樁基樁位圖布置注漿孔，之后進(jìn)行放點(diǎn)并利用鉆機(jī)形成鉆孔，最后完成下注漿管、分層注漿等工序。這種方法具有很強(qiáng)的動(dòng)力，且施工方法非常簡(jiǎn)單，施工效率也較高，對(duì)巖層深度并沒(méi)有過(guò)多的限制，適用于松散土層或巖石層的巖土勘探。但與勺型鉆錘擊干法掏土鉆進(jìn)方法不同的是，這種方法在鉆探時(shí)必須使用沖洗液，因此，對(duì)于水位成分比較雜亂的巖土層的鉆探效果很差，巖芯采取率也比較低。

1.3 反循環(huán)鉆探技術(shù)

相比于前兩種鉆探技術(shù)，反循環(huán)鉆探技術(shù)比較復(fù)雜，可以根據(jù)鉆探動(dòng)力具體分為空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)與水力反循環(huán)鉆探技術(shù)兩類(lèi)。其中，空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)的原理是將空氣進(jìn)行壓縮，之后通過(guò)雙臂鉆桿的外管將壓縮后的空氣輸送到鉆孔的底部，這樣一來(lái)，壓縮的空氣就會(huì)在壓力消失后迅速膨脹，而這種膨脹力就可以為鉆孔機(jī)中的潛孔錘提供動(dòng)力。而水力反循環(huán)的工作原理在大體上與空氣反循環(huán)方法相同，但介質(zhì)則由空氣換為了清水或泥漿。空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)的工作效率高、施工成本也比較低，尤其適用于干旱地區(qū)的鉆探施工，但巖層結(jié)構(gòu)反映的真實(shí)性較低，而水力反循環(huán)鉆探技術(shù)的巖層判斷真實(shí)性較高，但效率卻比較低，二者都存在著一定的缺陷。

1.4 繩索取心鉆探技術(shù)

繩索取心鉆探技術(shù)與其他類(lèi)型的鉆探技術(shù)最大的不同就是在提取巖心樣本時(shí)，可以不用提取鉆桿而直接取出巖心。這種方法在鉆孔過(guò)程并沒(méi)有太多的特殊之處，但當(dāng)巖心管中裝滿巖心后，采取了繩索打撈的方式將巖心管直接送至地面，巧妙地利用了桿柱原理，將常規(guī)鉆探方法中的鉆桿提取、拆卸流程省略。這樣不僅有效縮短了整個(gè)鉆探工藝的施工時(shí)間，還大大減少了鉆桿與其他鉆探機(jī)械的磨損，延長(zhǎng)了鉆頭的使用壽命。但這種方法由于減少了鉆探提取次數(shù)，使施工強(qiáng)度大大增加，燃料消耗也比常規(guī)方法更多。總體來(lái)看，這種方法雖然保證了鉆孔安全，不過(guò)也提高了鉆探的成本。

2 巖土工程勘察中鉆探的重要性

鉆探技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)性、實(shí)用性較強(qiáng)的地質(zhì)勘探技術(shù)，在礦產(chǎn)資源勘查、工程地質(zhì)情況勘察、地下水開(kāi)采等一系列的巖土勘察工作中都有著非常重要的意義。如果沒(méi)有鉆探技術(shù)，礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)、水利工程、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等工程都無(wú)法順利進(jìn)行，人類(lèi)的生產(chǎn)工作與日常生活也會(huì)受到很大的影響。具體而言，鉆探技術(shù)能夠通過(guò)開(kāi)鉆孔的方式對(duì)巖層深處的土層樣本進(jìn)行采集，并根據(jù)樣本進(jìn)行分析，對(duì)工程施工區(qū)域的地下土壤結(jié)構(gòu)、性質(zhì)進(jìn)行判斷，從而設(shè)計(jì)出合理的施工方案。因此，鉆探技術(shù)是巖土工程勘探的核心，也是相關(guān)工程施工的基礎(chǔ)與前提。隨著我國(guó)巖土工程建設(shè)的不斷深入，對(duì)于鉆探技術(shù)的要求也越來(lái)越高，如何在保證勘探效果的基礎(chǔ)上對(duì)鉆探技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，是目前我國(guó)巖土工程勘探面臨的問(wèn)題。

3 巖土工程勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用

3.1 對(duì)鉆探人員的要求

巖土工程勘探需要將巖土層中的巖心開(kāi)采出來(lái)，并以此作為研究樣本進(jìn)行分析，整個(gè)施工過(guò)程具有很高的嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)于鉆探施工人員也有著很?chē)?yán)格的要求。施工方應(yīng)對(duì)整個(gè)施工流程的各項(xiàng)任務(wù)安排專人負(fù)責(zé)，并明確職能劃分，同時(shí)，還要對(duì)所有的施工技術(shù)人員進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)培訓(xùn)與上崗考核，保證施工的安全性與規(guī)范性。在鉆探施工前，每一位鉆探施工人員都需要對(duì)自身所負(fù)責(zé)的施工設(shè)備、工作任務(wù)以及自身能力進(jìn)行檢查，并做好詳細(xì)的檢查記錄，確保整個(gè)施工工作能夠安全、順利進(jìn)行。由于鉆孔施工對(duì)鉆機(jī)位置、鉆頭角度等細(xì)節(jié)的要求非常嚴(yán)格，因此，在施工期間，包括鉆機(jī)在內(nèi)的所有鉆探設(shè)備都需要進(jìn)行嚴(yán)格管理，不可隨意挪動(dòng)或使用，以免使鉆頭位置、角度出現(xiàn)變動(dòng)，影響鉆探施工的精準(zhǔn)性。

3.2 規(guī)范鉆機(jī)的使用流程

由于巖層結(jié)構(gòu)與成分存在一定的復(fù)雜性，鉆機(jī)在使用過(guò)程中需要嚴(yán)格按照地質(zhì)人員的測(cè)算分析進(jìn)行，對(duì)于鉆孔直徑、深度、鉆探分層等具體數(shù)據(jù)，在面對(duì)不同的地質(zhì)情況時(shí)也有著不同的要求，因此，對(duì)于鉆機(jī)的使用流程與各項(xiàng)細(xì)節(jié)必須進(jìn)行明確規(guī)范。鉆孔直徑需要根據(jù)巖心樣本的具體規(guī)格要求以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果而定，此外，受鉆探工藝的原理限制，鉆孔的開(kāi)孔半徑與終孔半徑也有差異。一般情況下，鉆孔的開(kāi)孔直徑不可小于130 mm，而終孔半徑則需要控制在91 mm以上；不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與土層成分在硬度、黏性上有著較大的差距，因此，具體的鉆孔規(guī)格也會(huì)受到一定影響，比如黏性土的開(kāi)孔直徑需要在110 mm以上，而濕陷土的開(kāi)孔直徑則需要在130 mm以上，由于具體鉆探施工存在一定的不確定性，因此，鉆探分層允許存在一定的誤差，但一般不可超過(guò)5 mm。鉆機(jī)在施工前的擺放也需要注意，其中最重要的是要保證鉆機(jī)機(jī)架的垂直和穩(wěn)定，這樣能夠確保鉆孔垂直深度的穩(wěn)定性。此外，由于鉆頭的初始角度不可避免地會(huì)存在一定差異，因此，隨著鉆孔深度的不斷增加，與垂直角度的偏差也會(huì)逐漸變大。一般情況下，鉆孔深度每增加100 m，其頂角的角度需要控制在1.5°以內(nèi)。

3.3 鉆探過(guò)程的技術(shù)要求

在鉆探施工的過(guò)程中需要進(jìn)行多個(gè)工序，對(duì)不同步驟和不同的土層情況都需要進(jìn)行不同的操作，其具體要求在《鉆探事前指導(dǎo)書(shū)》中有著明確的規(guī)定，比如地下水位上的鉆孔需要采取干鉆鉆進(jìn)方法，濕陷土層需要采用螺旋鉆進(jìn)方法等。另外，在鉆探施工完成后，施工方需要對(duì)鉆孔進(jìn)行填埋和封孔，盡量減輕對(duì)地質(zhì)環(huán)境的破壞。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鉆探技術(shù)能夠在巖土工程勘探中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，只要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)技術(shù)進(jìn)行靈活運(yùn)用，就一定能夠在施工中取得良好的效果。

［1］劉占，戴洪佳.淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選取［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（01）.

［2］張亮，陳軍弟.淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選取［J］.中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2017（07）.

〔編輯：張思楠〕

TU195

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.23.153

2095－6835（2017）23－0153－02