淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選取

韓文科

（山西省勘察設計研究院 山西太原 030013）

巖土工程在我國的發展時間并不長，這一類工程可以被簡單的分為巖體工程和土體工程兩大類，而由于我國幅員遼闊、地質條件多變，巖土工程施工之前必須進行勘察工作，并通過勘察結果對施工現場的巖體和土體進行分析和測試，進而保證后續施工過程的有效展開。對于這樣的需求來說，具體勘察手段及工藝的選取將直接影響到勘察結果的準確性，本文在對鉆探設備及工藝進行介紹的基礎上依照不同地層的分類研究鉆探工藝的選擇。

1 鉆探設備及工藝

1.1 鉆探設備

在巖土工程勘探的過程中，鉆孔所需要用到的所有設備都可以被稱為鉆探設備，而這些設備在質量上能達到要求則是保證勘探工作能有效開展的根本。結合現狀來說，巖土工程勘察常用的鉆探設備主要包含鉆機、鉆探用泵、空氣壓縮機、動力機等。在對這些設備進行選擇時，相關人員應盡量選擇生產質量優良、具備生產資質的廠家，在這樣的基礎上，勘探開始之前，勘探人員應再次對這些設備的運轉狀況進行檢查，發現問題時應及時的進行維修或更換，盡量避免設備在勘察過程中出現問題。對于本文所討論的巖土工程勘察來說，最為常用的的勘察設備為巖心鉆探設備和取樣鉆探設備。

1.2 鉆進方法

巖土工程勘察鉆進過程中所使用的所用方法都可以稱為鉆進方法。在實際的工作過程中，根據分類標準的不同，鉆進方法的選擇也會有所不同，但對于巖土工程勘察的最終目標來說，所有鉆進方法的選擇都是為了滿足破碎孔和井底巖石的需要。本文將在后續內容中對具體鉆探工藝的選擇進行分析。

2 根據不同地層選取鉆探工藝

2.1 粘性土

粘性土具備強度低、壓縮性大、滲透系數小等特點，結合這些特點來說，勘探人員可以采取重錘沖擊鉆進或螺旋鉆進的方式來完成鉆探工作。對于前者來說，由于設備自身的限制，重錘沖擊鉆進的效率整體較低，同時，在使用這一工藝鉆進的過程中，孔底附近地層將會產生振動。螺旋鉆進方式具體的鉆進過程如下：電動機帶動螺旋鉆桿在鉆壓的作用下使鉆頭回轉吃入地層，將地層按螺旋線逐步切削，切削下的土質碎屑沿螺旋葉片上返到孔口。對這一過程進行分析不難發現，螺旋鉆進方式的應用相對于重錘鉆進效率更高，設備也更易于清洗，進而大大的節省了勘察過程中所要消耗的人力和物力資源。對于長螺旋鉆進與短螺旋鉆進的選擇來說，當鉆進直徑小于1m且鉆進深度在15～20m之間時，勘探人員就可以選擇長螺旋鉆進。除了以上兩種鉆進方法之外，當鉆探環境位于地下水位以下時，勘察人員就可以選擇套管螺旋鉆進或沖擊回旋鉆進的方式來完成這一工作。沖擊回旋鉆進對泥漿比例的要求相對較高，為了避免水流將鉆進土層沖散混入泥漿，勘察人員可以在鉆進過程中使用雙動雙管取心鉆具。

2.2 砂層

對于砂層鉆探工藝的選擇來說，勘察人員主要應對施工地的砂粒直徑及地下水分布情況進行考察。①對于砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細砂的環境來說，勘察人員可以選擇螺旋鉆進的方式來完成這一工作。由于粉細砂自身的特質，在實際的鉆進過程中，相關工作人員應適當的降低鉆速、減小鉆進壓力，避免沉砂卡鉆事故的發生概率。在回次終了前，工作人員應使用泥漿對鉆孔進行清洗，確保將孔內懸浮的粉細砂帶入泥漿池之后才能停泵。②對于中粗砂、礫沙以及地下水位以下的沙土來說，勘察人員盡可以使用品字形硬質合金鉆頭來完成鉆探工作。具體的操作方式如下：適當調低鉆速，不斷的浮動鉆具，并保證慢提快放，進而形成空底反循環鉆進。對于這一方法的使用來說，勘察人員在進行操作的過程中仍需要使用泥漿對鉆孔進行清洗，以此來去除鉆孔中懸浮的粗沙和礫沙。

2.3 卵石層

卵石層主要由顆粒大小不一、形狀不規則、風化程度各有不同的巖石碎屑、石英、長石等組成，也正是因為這樣的結構，卵石地層存在孔隙大、壓縮性低、透水性強等特點，對于本文所討論的問題來說，卵石土層鉆進過程中鉆具極易出現磨損或斷裂的狀況，嚴重情況下將會出現卡鉆、埋鉆、漏漿等問題。針對這些問題來說，勘察人員應采用分級鉆進的方法來完成此類地層的鉆進工作。在實際的工作過程中，施工人員可以通過短螺旋鉆頭的使用來盡量避免鉆具在鉆進過程中出現磨損或斷裂的問題。為了避免孔壁坍塌或漏漿的狀況出現，施工人員在操作的過程中應避免將鉆斗的旋轉速度設置的過快，進而導致孔內泥漿高速沖刷孔壁，破壞孔壁泥皮。

在對比較密實的卵石土層進行勘察的過程中，普通的鉆進方法極有可能出現鉆進困難的問題。由于這種土層中骨架顆粒含量巨大且交錯密集排列，鉆頭難以鉆入到卵石塊的孔隙之中，進而出現鉆進速度緩慢、打滑、鉆頭磨損等現象。這樣的問題不但會導致整體施工進度受到影響，鉆具等設備的磨損也會造成一定程度經濟上的損失，為了避免這些問題的出現，勘察人員可以使用沖擊鉆進或正反交替轉動的方式來完成這一工作。對于后者來說，當正轉遇到的阻力較大時，設備就會立刻進行反轉，而當反轉遇到阻力過大時，設備也將自發的進入正轉過程，通過不斷的正反交替轉動，鉆進工作自然就能夠很好的展開。

3 結語

綜上所述，在對巖土工程勘探工作展開過程中所要應用到的鉆探設備及工藝進行簡要介紹的基礎上，本文結合土層的不同分類從粘性土、砂層、卵石層三方面對具體鉆探工藝的選取進行了論述。總的來說，在對鉆探工藝進行選取的過程中，勘察人員除了要針對施工地土層及地下水分布的狀況進行考量之外，還應將具體的鉆進效率以及鉆進工具的磨損狀況也視作具體的考量因素之一，通過對這些因素的綜合分析，鉆探工藝的選取將更為恰當。

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