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(duì)此，本文首先對(duì)鉆探設(shè)備和工藝進(jìn)行了介紹，然后對(duì)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(guó)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(guò)巖土工程勘察了解施工現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(guò)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(dòng)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(duì)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(wú)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(zhǎng)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(duì)長(zhǎng)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(zhǎng)螺旋鉆的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)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(guò)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(jì)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(dòng)雙管取心鉆具或者巖芯，其在巖芯鉆取方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)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(guò)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(duì)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(guò)程中，必須保證巖芯不會(huì)發(fā)生掉落的問(wèn)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(duì)卵石層進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，有很多因素會(huì)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(duì)巖溶石灰?guī)r進(jìn)行鉆進(jìn)過(guò)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(wèn)題，則可以向孔內(nèi)回填濕粘土球，然后使用鉆進(jìn)對(duì)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(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(zhǎng)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(duì)巖土工程進(jìn)行鉆進(jìn)施工過(guò)程中，當(dāng)鉆孔達(dá)到23m深度左右時(shí)，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(rùn)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(chǎng)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(duì)于巖溶裂隙位置進(jìn)行補(bǔ)漏以及對(duì)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(guò)程中，如果遇到巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，則會(huì)導(dǎo)致泥漿大量流失，最終產(chǎn)生漏漿問(wèn)題，如果泥漿無(wú)法返回至孔口，就會(huì)造成鉆頭燒毀的問(wèn)題，阻礙鉆進(jìn)施工的正常進(jìn)行。對(duì)于這一問(wèn)題，可以采用以下方式解決：使用質(zhì)量較好的膨潤(rùn)土進(jìn)行護(hù)壁，使用水泥漿進(jìn)行護(hù)壁，在此過(guò)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(guò)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(duì)粘土進(jìn)行震動(dòng)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(guò)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(duì)于護(hù)壁的粘土，可以采用施工現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)題。

4.3 鉆探施工其他注意事項(xiàng)

（1）在鉆進(jìn)施工開(kāi)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(duì)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(kāi)始前，首先需要對(duì)施工機(jī)長(zhǎng)進(jìn)行職業(yè)教育培訓(xùn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員進(jìn)行監(jiān)督。另外，還應(yīng)該對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保其能夠正常投入使用。對(duì)于巖土樣本，應(yīng)該及時(shí)鉆取，然后再根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行封樣，并及時(shí)送至試驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，做好檢測(cè)記錄。

（3）對(duì)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(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要仔細(xì)觀察，并進(jìn)行詳細(xì)記錄。

（4）對(duì)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(bào)告必須符合國(guó)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(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)幾種常見(jiàn)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(guò)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(guó)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。