地質(zhì)工程鉆探技術(shù)及工藝探討

（浙江省巖土基礎(chǔ)公司，浙江 寧波 315000）

地質(zhì)工程鉆探技術(shù)是地質(zhì)工程中基礎(chǔ)技術(shù)，其主要是利用鉆機等設(shè)備從地層表面向地層底部進行鉆探，同時結(jié)合地層位置鉆探圓柱形孔道與碳元素衰減測定等技術(shù)，可有效確定整體地質(zhì)形成規(guī)律。由于整體地質(zhì)工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，在實際鉆探過程中會受到多種外部因素的影響。因此為了保證地質(zhì)工程鉆探技術(shù)的應用效力，對整體鉆探技術(shù)的應用標準進行進一步分析非常必要。

1 常見地質(zhì)工程鉆探技術(shù)

（1）液動潛孔錘鉆探技術(shù)。液動潛孔錘鉆探技術(shù)主要是利用沖洗液的方式，為液動潛孔錘提供驅(qū)動力。當來自外界的沖洗液沖擊液動潛孔錘時，可以利用液動潛孔錘為介質(zhì)將相應的驅(qū)動力傳遞到鉆頭，從而進行巖石擊破措施。而通過沖擊力及回轉(zhuǎn)力的綜合運用，可在降低鉆孔成本的同時提高整體設(shè)備運行效率。

（2）繩索取心技術(shù)。繩索取心技術(shù)在實際應用中可以在不使用鉆桿的情況下進行巖心獲取。由于繩索取心技術(shù)的便捷高效性，其在實際應用過程中可以通過巖心管或者其他打撈工具的應用，進行地層轉(zhuǎn)進，獲得巖心[1]。在實際應用中，若出現(xiàn)鉆頭更換問題，也可以將反循環(huán)鉆頭技術(shù)、繩索取心技術(shù)、液動潛孔錘鉆探技術(shù)進行綜合利用，從而進一步提升鉆頭鉆探效率。

2 地質(zhì)工程鉆探技術(shù)優(yōu)化應用

（1）鉆孔位置及鉆機選擇。在鉆孔勘探技術(shù)應用前應確定整體鉆孔位置，主要根據(jù)工程實際情況及區(qū)域地質(zhì)信息，可確定鉆孔位置為礦井周邊。地下建筑工程施工深度隨著工程地質(zhì)勘測規(guī)模的拓展而不斷增加，以往單一的巖心鉆機已無法滿足現(xiàn)階段地質(zhì)勘測工作的需要。因此在實際鉆孔勘測過程中應選擇性能更加優(yōu)良的鉆孔設(shè)備。根據(jù)該工程地質(zhì)特點，可選擇SH30-2型、GJD-2型、XY-100型等幾種鉆機類型[2]。其中SH30-2型在實際應用中主要采用回轉(zhuǎn)沖擊的形式進行原狀土樣的獲得，在松散土層中可以發(fā)揮良好的效益；而GJD-2型可以通過回轉(zhuǎn)沖擊振動靜壓的形式進行巖心或者土樣的獲取，可在第四紀地層中發(fā)揮良好的效用；XY-100型主要為柴油機驅(qū)動的正循環(huán)回轉(zhuǎn)液壓轉(zhuǎn)進模式，其整體鉆孔深度在100.0m，且開孔直徑可在100.0mm以上，終孔直徑可在80mm以上，XY-100型鉆機可在各種地層中發(fā)揮良好的優(yōu)勢。

（2）鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計。在鉆孔位置確定之后，應對鉆孔結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)置，從而保證整體鉆孔勘測工作順利進行。在實際鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)置過程中，需要從鉆孔終孔深度、鉆孔剖面結(jié)構(gòu)等方面進行全面分析。為了有效展現(xiàn)不同深度鉆孔口徑、套管下放層次，應對該工程礦井深層位置鉆孔結(jié)構(gòu)進行具體分析。在整體技術(shù)套管下放方案合理設(shè)置的基礎(chǔ)上，應在上一級設(shè)計方案中進行預留空間的設(shè)置，保證下一步套管下放作業(yè)順利實施。在整體施工作業(yè)中套管機構(gòu)對整體鉆孔質(zhì)量有極大的影響，因此在套管下放方案設(shè)計中應嚴格依據(jù)鉆孔機構(gòu)進行鉆孔換徑次數(shù)、套管下放深度進行合理設(shè)置。而在套管結(jié)構(gòu)設(shè)置過程中主要是對鉆孔終孔直徑、開孔直徑的進一步確定，結(jié)合地層變化對孔壁穩(wěn)定性及套管下放情況的影響，可結(jié)合探測地質(zhì)設(shè)計環(huán)節(jié)最小終孔口徑、穿礦口徑等標準為依據(jù)，進行鉆孔開孔孔徑、終孔深度、換徑次數(shù)等數(shù)據(jù)的設(shè)置。同時在具體的施工作業(yè)中，由于鉆孔地質(zhì)變化的不穩(wěn)定性，可根據(jù)實際需求進行適當調(diào)整。

在該工程鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，可以預測綜合地層柱狀圖為依據(jù)，進行鉆孔勘探結(jié)構(gòu)的設(shè)置。即在鉆孔開孔環(huán)節(jié)，首先使用直徑為152.0mm的硬質(zhì)鋁合金材質(zhì)的鉆頭，進行鉆探工作。在鉆探通過12m厚的覆蓋層進入穩(wěn)定砂巖后，可將直徑為148.0mm的孔口管進行下放。由于該工程樁井位置地層主要有三疊、石炭、寒武系、二疊等形式，為了保證整體鉆孔過程中孔壁的穩(wěn)定性，本次鉆孔主要采用繩索取心鉆孔形式。即首次采用直徑為124mm的繩索取心鉆探方法鉆具，轉(zhuǎn)進深度為650m，隨后下入直徑為110mm的套管；隨后采用直徑為98mm的金剛石鉆頭，以繩索取心的方式轉(zhuǎn)進450m，并進行直徑為91mm的套管下放措施；最后采用直徑為78mm的繩索取心鉆具，轉(zhuǎn)進深度為850m，獲得終孔之后采用現(xiàn)場施工泥漿混合物進行后續(xù)轉(zhuǎn)進。此外，若整體鉆孔鉆進區(qū)域地質(zhì)硬度較小或為軟土地基時，在鉆孔轉(zhuǎn)進作業(yè)時應采取適當?shù)哪酀{護壁處理 。而在套管護壁環(huán)節(jié)應注意旋入套管過程中，管靴對土層的干擾情況，控制套管底部取樣深度，且整體套管直徑在開孔直徑的三倍以上。

（3）鉆孔參數(shù)設(shè)計。在地質(zhì)工程鉆探技術(shù)應用過程中，主要鉆孔參數(shù)有鉆孔壓力、鉆孔速度、鉆頭選擇、鉆孔泵量等因素。其中鉆頭選擇是鉆探作業(yè)順利進行的依據(jù)，其主要通過對巖石的切削等控制整體鉆孔質(zhì)量。在本次鉆孔勘探技術(shù)應用過程中主要采用平底孕鑲金鋼石，在實際應用中金剛石轉(zhuǎn)頭的應用，可以在繩索取心過程中實現(xiàn)良好的鉆探質(zhì)量，且平底孕鑲金鋼石鉆頭在轉(zhuǎn)進過程中只有外管轉(zhuǎn)動的方式也可以有效避免巖心管振動對整體巖心穩(wěn)定性的影響；而根據(jù)整體工程實際情況，在K2樁鉆探過程中主要根據(jù)鉆頭直徑選擇合理的轉(zhuǎn)進壓力，根據(jù)整體工程地質(zhì)情況，整體鉆孔結(jié)構(gòu)較為復雜，再加上鉆孔環(huán)狀空間較大且換徑頻率較多，為了降低鉆孔轉(zhuǎn)進事故的發(fā)生頻率，可控制整體轉(zhuǎn)進過程中轉(zhuǎn)進速度為400r/min；在繩索取心鉆孔終孔形成后，需要利用泥漿混合物進行進一步轉(zhuǎn)進處理，這種情況下就需要利用泥漿泵進行轉(zhuǎn)進泥漿的抽取。為了避免巖石碎屑對整體工程的影響，應在鉆頭潤滑冷卻的基礎(chǔ)上根據(jù)鉆孔區(qū)間直徑大小選擇合理的泥漿泵量。如在鉆孔直徑為980mm的鉆孔泥漿抽取時應控制泥漿泵量在6100l/min，而在直徑為780mm的鉆孔抽取環(huán)節(jié)應控制泥漿泵量在4080l/min。

3 結(jié)語

綜上所述，在地質(zhì)工程中，地質(zhì)鉆探技術(shù)具有一定的繁瑣性。為了保證地質(zhì)鉆探技術(shù)實際應用效果，在實際應用中相關(guān)地質(zhì)工程管理人員應結(jié)合具體工程實施情況進行合理鉆探技術(shù)的選擇，結(jié)合鉆孔結(jié)構(gòu)及鉆孔參數(shù)的合理設(shè)置，為整體地質(zhì)工程勘測工作的順利進行體用依據(jù)。