張亮+陳軍弟

【摘 要】巖土工程勘察是實(shí)現(xiàn)巖土工程質(zhì)量和安全的重要保障，而鉆探工藝又是勘察十分重要的一環(huán)。論文首先簡單概述巖土工程勘察的主要內(nèi)容；接著介紹巖土工程勘查中使用到的鉆探設(shè)備和鉆探方法；最后結(jié)合不同的土質(zhì)分析巖土工程勘察中鉆探工藝的選取，并提出在選取中應(yīng)注意的一些事項(xiàng)。

【Abstract】 Geotechnical investigation is an important guarantee for the quality and safety of geotechnical engineering， and the drilling process is an important link. Firstly， the main content of geotechnical investigation is briefly summarized. Then， the drilling equipment and drilling methods used in the exploration of geotechnical engineering are introduced. Finally， combined with different soil properties， the selection of drilling technology in geotechnical engineering investigation is analyzed， and paper puts forward some matters needing attention in the selection.

【關(guān)鍵詞】巖土工程；勘察；鉆探工藝

【Keywords】geotechnical engineering； survey； drilling process

【中圖分類號(hào)】K826.16 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）07-0133-02

1 引言

建筑施工正式開始之前，必須要進(jìn)行巖土工程勘察，從獲得的相關(guān)參數(shù)中了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況，為建筑方案的設(shè)計(jì)和具體施工提供可參考的依據(jù)，以更好地保證建筑施工的安全和建筑工程的質(zhì)量?？辈烊藛T應(yīng)用鉆探工藝為巖土工程勘察采集和提供樣本，鉆探工藝應(yīng)用效率的高低會(huì)直接影響到巖土工程勘察工作的質(zhì)量，科學(xué)合理地選取鉆探工藝也就顯得十分重要。

2 巖土工程勘察的主要內(nèi)容

在建筑施工正式開始之前，勘察人員借助相關(guān)設(shè)備，獲取擬施工地區(qū)巖土樣本，并將這些樣本帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專門的測試和實(shí)驗(yàn)，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果，并分析得出該地區(qū)的土質(zhì)狀況，從而為建筑的設(shè)計(jì)施工提供更科學(xué)合理的參考依據(jù)，提高建筑設(shè)計(jì)施工的科學(xué)性和合理性，更好保證建筑質(zhì)量和安全。

3 巖土工程勘察中使用到的鉆探設(shè)備和鉆探方法

3.1 鉆探設(shè)備

巖土工程勘察工作中，在鉆孔時(shí)使用到的設(shè)備統(tǒng)稱為鉆探設(shè)備，包括傳動(dòng)裝置、鉆探用泵、鉆機(jī)（現(xiàn)階段主要為汽車鉆，有時(shí)為臺(tái)式鉆機(jī)）、鉆塔、擰管裝置、動(dòng)力機(jī)、空氣壓縮機(jī)等，不同的鉆探設(shè)備只會(huì)影響到巖土工程勘察工作周期的長短，對(duì)勘察結(jié)果和質(zhì)量沒有太大影響，在巖土工程勘察工作中依據(jù)實(shí)際地質(zhì)的勘察需求采用合適的鉆探設(shè)備即可。

有較大影響的是鉆探工具和鉆探方法，目前使用的主要鉆探工具有鉆頭、鉆桿和巖芯管。根據(jù)鉆探方法選擇鉆頭，現(xiàn)階段使用的鉆頭主要為硬質(zhì)合金取心鉆具和螺旋鉆具，前者主要應(yīng)用于硬質(zhì)合金鉆中，后者應(yīng)用于短螺旋鉆、長螺旋鉆、套管螺旋鉆、環(huán)狀螺旋鉆、麻花鉆、振動(dòng)螺旋鉆中；鉆桿質(zhì)量和鉆桿狀態(tài)會(huì)影響到鉆探工作的進(jìn)度，在巖土工程勘察的鉆探過程中，除了要對(duì)鉆桿進(jìn)行定期檢查，將其軸線直線度誤差維持在0.1%以內(nèi)外，最好配備兩套鉆桿結(jié)合不同的土層交替使用，以延長鉆桿的使用壽命，保證鉆探工作的順利進(jìn)行[1]。

3.2 鉆探方法

巖土工程勘察工作中，在鉆進(jìn)、破碎孔和井底巖石時(shí)使用到的方法統(tǒng)稱為鉆探方法，其目的是獲得巖層孔和巖石破碎取樣。根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)使用的工藝、巖芯以及回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)使用的磨料分為不同鉆探方法：依據(jù)工藝的不同分為正/反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、螺旋鉆進(jìn)、振動(dòng)鉆進(jìn)、沖擊鉆進(jìn)和潛水鉆進(jìn)；依據(jù)巖芯分為取芯鉆進(jìn)和不取芯鉆進(jìn)；依據(jù)磨料的不同分為硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)和鉆粒鉆進(jìn)等等。

根據(jù)巖土工程勘察工作時(shí)的鉆進(jìn)要求選擇合適的鉆進(jìn)方法。如果要求機(jī)械碎巖，可以使用沖壓鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或者回轉(zhuǎn)沖壓鉆進(jìn)；如果要求獲取巖芯，可以使用提鉆取芯、反循環(huán)連續(xù)取芯或者繩索取芯；如果要求碎石工具或者磨料，可以使用硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)、鋼粒鉆進(jìn)、牙輪鉆頭鉆進(jìn)或者復(fù)合片鉆進(jìn)；如果要求沖洗液，則可以使用空氣鉆進(jìn)、清水鉆進(jìn)或者泥漿鉆進(jìn)的方法。

4 巖土工程勘察中鉆探工藝的選取及其注意事項(xiàng)

4.1 土質(zhì)的劃分

在巖土工程勘察工作中，塑性指數(shù)超過10的土成為粘性土，其中偏軟的為軟弱粘性土、較堅(jiān)硬的為硬粘性土；顆粒直徑>0.075mm，且含量比例≤50%的為粉土；顆粒直徑>2mm，且含量比例≤50%的為砂土；顆粒直徑>2mm，且含量比例>50%的為碎石土。在巖土工程勘察工作中，依據(jù)不同的土質(zhì)層選擇合適的鉆探工藝。

4.2 軟弱粘性土

其強(qiáng)度較小且滲透系數(shù)低，但可壓縮性較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的流動(dòng)性和觸變性。針對(duì)此特性，在鉆探時(shí)，采用重錘沖擊，或者長/短螺旋鉆的鉆探工藝，快速完成鉆探工作。

如果鉆探的位置處在地下水位的下方，不使用重錘沖擊的鉆進(jìn)方法，而是使用套管螺旋鉆進(jìn)或者沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，避免鉆進(jìn)時(shí)對(duì)周圍土層的破壞。

但沖擊回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)的施工工藝較為復(fù)雜，對(duì)泥漿比例有較高的界定標(biāo)準(zhǔn)，為了避免施工時(shí)水流摻入泥漿破壞勘察現(xiàn)場，在鉆進(jìn)之前，要和施工中的相關(guān)部門進(jìn)行協(xié)商，暫停送水工作，提高獲取的土層樣品的質(zhì)量。endprint

使用螺旋鉆進(jìn)的方法，在沿著螺旋紋走向逐步切削地層的同時(shí)，鉆頭能夠?qū)@進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的雜質(zhì)順著其動(dòng)力方向被帶入底層內(nèi)，不僅效率高、對(duì)鉆桿的磨損少，而且比較清潔，不必花費(fèi)過多的時(shí)間清理鉆探設(shè)備，因此得到較多的應(yīng)用。

如果使用的是長螺旋鉆進(jìn)，鉆進(jìn)的直徑要≤1m，鉆探深度為15～20m，最好為17m；如果使用的是短螺旋鉆進(jìn)，鉆進(jìn)的直徑為2～3m，鉆探的適度≤30m，特殊情況≤50m。

4.3 硬粘性土

其強(qiáng)度較高且滲透系數(shù)較低，可壓縮性較弱，流動(dòng)性和觸變性不強(qiáng)。針對(duì)此特性，在鉆探時(shí)，如果繼續(xù)采用螺旋鉆進(jìn)，鉆探時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)鉆桿被折斷或者埋鉆的現(xiàn)象，鉆進(jìn)時(shí)，下層土壤的振動(dòng)也會(huì)擾亂上層土壤，造成較嚴(yán)重的土層擾動(dòng)隱患。

而沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的動(dòng)力為液動(dòng)、氣動(dòng)或者氣液混合，鉆具轉(zhuǎn)速較低、鉆頭壽命較長、鉆進(jìn)效率較高，而且孔內(nèi)事故較少，更安全。因此，需要采用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法，并選擇小肋骨鉆頭。

使用氣壓動(dòng)力的鉆進(jìn)方式時(shí)，以高壓空氣為灌輸材質(zhì)、孔徑在70～200m；使用液壓動(dòng)力的鉆進(jìn)方式時(shí)，以清水為高壓支撐媒介，孔徑在60～120m，探測深度為900m。

要注意鉆進(jìn)速度的漸進(jìn)性，維持初始時(shí)的慢速，在鉆頭切入土層后再逐漸調(diào)高轉(zhuǎn)速，避免因鉆頭速度過快導(dǎo)致結(jié)構(gòu)阻力擴(kuò)張，損害工具。如果遇到卡鉆的情況，不能慌亂直接把鉆探設(shè)備提出，而是要擰斷巖芯，減小鉆進(jìn)阻力。在應(yīng)用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝時(shí)，還要依據(jù)硬粘性土的硬度調(diào)節(jié)和控制水泵流量；在取巖芯時(shí)使用干孔取法，提鉆時(shí)要小心，避免巖芯脫落。

4.4 砂土

其透水性較強(qiáng)，容易受地下水的影響，根據(jù)此特性，采用螺旋鉆進(jìn)工藝鉆探效果會(huì)更好，不僅能夠有效協(xié)調(diào)砂土內(nèi)部的粘粒效應(yīng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)在深孔中隨時(shí)換取小直徑螺旋鉆頭。

如果是粒徑較小的粉細(xì)砂夾粘性土，在深孔鉆進(jìn)的后期，可以更換直徑更小的螺旋鉆；還要控制好鉆進(jìn)壓力，以及鉆進(jìn)時(shí)的上下浮動(dòng)。適當(dāng)降低螺旋鉆的鉆速和壓力效果、調(diào)節(jié)泵量至似流狀態(tài)后，再開始鉆進(jìn)工作；完成階段工作后，利用泥漿把鉆孔內(nèi)部的粉細(xì)砂卷入泥漿池底部，對(duì)鉆孔進(jìn)行清潔；泵機(jī)停止工作后，在干鉆時(shí)，要把干鉆的時(shí)效控制在0.4m左右，避免巖芯脫落。

如果是中粗砂、礫砂或者地下水位以下的砂土，可以使用品字形硬質(zhì)合金鉆頭，進(jìn)行灌漿無泵低速反循環(huán)式鉆探，以低速鉆進(jìn)維持整個(gè)鉆進(jìn)過程中鉆具的浮動(dòng)效果，以及結(jié)構(gòu)的慢提快放狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)空地反循環(huán)機(jī)理效果。在交接階段鉆探工作時(shí)，一定要及時(shí)用泥漿清潔鉆孔，避免卡鉆，并切斷浮動(dòng)鉆具干燒效應(yīng)，避免結(jié)構(gòu)坍塌以及由此導(dǎo)致的廢孔，還要及時(shí)全面提取巖芯樣品。

5 結(jié)語

了解巖土工程勘察工作中鉆探設(shè)備和鉆探方法的內(nèi)容，并掌握兩者的選取和應(yīng)用方法，針對(duì)不同的土質(zhì)層、結(jié)合實(shí)際的鉆探需求，選取合適的鉆探工藝，提高巖土工程勘察工作的效率和準(zhǔn)確度，更好保證建筑工程的質(zhì)量和安全。

【參考文獻(xiàn)】

【1】盧燦輝. 淺談巖土工程勘察中鉆探工藝的選取[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2016（23）：1091.endprint