浅谈岩土工程勘察中钻探工艺的选取 梁贵儒

浅谈岩土工程勘察中钻探工艺的选取梁贵儒

发表时间：2019-04-28T10:23:57.063Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：梁贵儒

[导读] 摘要：岩土工程作为各种建设工程的前期和基础性工作，包含了勘察、设计、施工、监理等多学科知识。

桂林市勘察设计研究院 541002

摘要：岩土工程作为各种建设工程的前期和基础性工作，包含了勘察、设计、施工、监理等多学科知识。本文以钻探工艺为研究对象，结合岩土工程勘察的内容，分析了不同的土质勘察中钻探工艺的选取及相关的注意事项。

关键词：岩土工程；勘察；钻探工艺

前言

岩土工程勘察是工程建设的前期工作，对于建筑工程来说，建筑方案的选择、设计与施工都必须以岩土工程勘察结果为依据。随着科学技术的发展，大型工程越来越多，从而对岩土工程勘察提出了更高的要求。为了更好的保证工程项目质量，勘察人员需要应用钻探工艺进行勘察样本采集，可以说钻探工艺直接影响着岩土工程勘察工作的质量。但我国幅员辽阔，地质条件多变，因此需要根据土层条件来选择合理的钻探方式，加强钻探工艺选取工作的研究也就有了重要的现实意义。

1.岩土工程勘察的主要内容和勘探手段

岩土工程勘察是岩土工程技术体制中的一个首要环节。各项工程建设在设计和施工之前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。它的主要内容就是正确反映工程地质条件，如地质构造、地貌、水文地质等，查明不良地质作用和地质灾害，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供翔实的工程地质资料和必要的技术参数，同时对工程存在的地基承载力、地基沉降等有关岩土工程问题做出论证和评价，以保障建筑设计施工的科学性和合理性。

钻探是岩土工程直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程也是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘探；由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段。由此在可行性研究勘察阶段，需要对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，主要进行工程地质测绘，勘探往往是配合测绘工作而开展的，而且较多地使用钻探来验证物探成果和取得基准削面。初步勘察阶段详细勘察阶段应对建筑地段的场地稳定性、地基稳定性作出岩土工程评价，勘探工作比重较大，以钻探工程为主，并利用勘探工程取样，作原位测试和监测。详细勘察阶段须对地基基础方案作出评价，对地基处理以及不良地质现象的防治等提出具体方案，更需进行直接勘探，与其配合还应进行大量的原位测试工作[1]。

2.岩土工程钻探常用的钻探方法和设备

我国岩土工程勘探采用的钻探方法有冲击钻探、回转钻探和振动钻探等；按动力来源又将它们分为人力的和机械的两种。机械回转钻探的钻进效率高，孔深大，又能采取岩心，所以在岩土工程钻探中使用最广泛。

但不同的钻探方法各有定型的钻具，缺点，应根据地层的情况和工程要求恰当地选择。以复杂地质体为例，如软弱夹层、破碎带和深厚砂卵石层等。这些地层常常是工程所关注的重要对象。为了探明这些复杂地层的空间分布、工程性质和水文地质条件，须保证钻进的穿透能力和千方百计地提高岩心采取率，以提供有关的地质信息。如绳索取心钻进，它是小口径金刚石钻进技术发展到高级阶段的标志。此项钻进技术的主要优点是：有利于穿透破碎易塌地层；提高岩心采取率及取心的质量；节省辅助工作时间，提高钻进效率。再如无泵钻进，在钻进过程中利用孔内水的反循环作用，不使钻头与孔壁或岩心粘结，同时将岩粉收集在取粉管内。这种钻进技术较简便，但它可防止由于水泵送水而冲刷岩心及孔壁，较顺利地穿透软弱、破碎岩层，并提高岩心采取率和基本保持岩层的原状结构。

3.岩土工程勘察钻探工艺的选取分析

3.1钻探条件对钻探方法选用的影响

场地钻探条件指的是在工程地质钻探时，某种钻探方法在取得地质资料准确性和提高钻探效率，以及在钻孔结构、钻孔钻进情况、回次进尺率、岩芯采取率、野外岩芯取样与鉴别等方面，所反映出的实际情况。

对于土层的钻探方法多为叫转取芯钻进、冲击取芯钻进、螺旋取样钻进。在工程地质钻探过程中，不仅要求成功钻入，而且要获取充分的颗粒组成、密实度等指标。可以说，在钻探工作中遇到的地层，实际情况多为以上各单一条件的复杂综合体，钻探时需依据密实度、填充、含水率等的差异，在钻探工作中根据钻探条件，及时选用适应的钻探方法，以提高钻探效率和钻探质量[2]。

3.2钻探工艺的选取分析

3.2.1软弱黏性土

软弱黏性土地基的特点是：地基承载力低、压缩性大。因此，建造在软弱黏土地基上的建筑沉降大，如设计不周，施工质量不好，就会使建筑沉降超过容许值，致使建筑物开裂，这样就会加重建筑物震害。

一般情况下，可采用重锤冲击或长/短螺旋钻的钻探工艺进行钻探来进行勘查工作。但如果钻探的位置在地下水位的下方，为避免钻进时对周围土层的破坏，应采用冲击回转钻进或套管螺旋钻进，但冲击回转式钻进不仅工艺较为复杂，而且对泥浆的比例也有了较高的界定标准，因此在钻进前需要和相关部门进行协商，暂停送水工作，以避免水流掺入泥浆破坏勘察现场，进而提高土层样品的质量。

螺旋钻进是一种干钻式回转钻进方法，它的特点是用螺旋钻杆不断地将岩粉输送至地面，而不是用循环冲洗液清除岩粉。在钻进过程中，螺旋钻杆与钻孔实际上组成了一个“螺旋输送机”，它与普通螺旋输送机不同点是螺旋钻杆柱不是在金属管内，而是在钻孔内回转，在回转的同时，螺旋钻杆柱还不断地向下钻进。具有效率高，对钻杆的磨损少，并且比较清洁，因此有着较为广泛的应用。

3.2.2 硬黏性土

该层应选取冲击回转钻进，且钻具应选择小肋骨钻头，这种钻头能够增大孔壁与岩心管的同隙，减少排水阻力，加大排水速度。既可以提高钻进效率，又对上层的扰动较小，有利于对土层厚度和埋深的判断，进而保障土体的分层及原状样的提取质量[3]。

但在具体工程实践中，多采用螺旋钻来提高钻进效率。但该技术在黏性土层应用时需要注意螺旋距的选择，一般来说黏性较大的土层，螺旋距可适当大些，反之则应小些。并且该技术对上层土的扰动较大，应注意进尺及土的状态观察。

3.2.3砂层

对于松散砂层来说，其特点是黏粒含量少，土层黏聚力很小，结构疏松，通常饱和含水。钻探时容易出现流砂、涌升、孔壁坍塌等事故。由此不进行水文地质试验的钻孔可采用硬质合金钻头，泥浆护壁方式进行钻进，并对泥浆密度和黏度进行调整，以增大浆液对孔壁的