巖土工程勘察中鉆探工藝探討

尋懷軍

（中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410007）

1 巖土工程勘察鉆探的特征

很多巖土工程都是位于巖溶地區(qū)，其地質(zhì)條件不僅比較堅硬，也比較復(fù)雜特殊，這使得在對巖土工程進行勘察鉆探時難度系數(shù)較大，因此，在進行勘察鉆探的時候，要得到技術(shù)的支持，否則，勘察鉆探工作很難進行下去。之所以會對巖溶地區(qū)的巖土工程進行勘察，最主要的原因就是，對巖溶地區(qū)的巖溶化發(fā)規(guī)律進行了解，充分了解巖溶地區(qū)的分布規(guī)律和密度以及規(guī)模，從而提高巖土工程的可行性和可建設(shè)性。對于巖土工程來說，其所在位置是否合適，與地質(zhì)條件有著直接的關(guān)系，而勘察鉆探工作則可以幫助施工單位更加了解地質(zhì)條件，看巖土工程是否適合建設(shè)在該區(qū)域內(nèi)。要想達到巖土工程勘察鉆探的目的，光靠人為力量是無法實現(xiàn)的，還必須借助與時俱進設(shè)備、儀器、方法的幫助。技術(shù)人員需要和巖土工程的實際情況以及巖溶地區(qū)實際情況相結(jié)合，根據(jù)順序展開勘察、分析，從而掌握到更多的地質(zhì)數(shù)據(jù)，也可以從數(shù)據(jù)中分析得出巖溶地區(qū)對巖土工程的影響和危害等，便于施工單位快速做出決策[1-3]。

2 工程勘察工作中鉆探工藝的合理選取

工程勘察工作中包括巖土深層勘察工藝，針對深層次巖土層進行實際勘察，就要應(yīng)用合理的鉆探工藝，利用鉆探工藝對巖土層進行鉆孔，最終實現(xiàn)巖土層鉆探設(shè)計合理，也能夠保證巖土層勘察數(shù)據(jù)資料獲取有效。而在實際的勘察工藝實施過程中，發(fā)現(xiàn)巖土層種類不同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，需要采用不同的勘察鉆探工藝，以保證鉆探數(shù)據(jù)獲取精準(zhǔn)，同時也是為了保證后續(xù)的工程勘察施工更加合理。在當(dāng)前，隨著工程勘察設(shè)計單位逐漸發(fā)展，其在具體的工程勘察中總結(jié)了鉆探工藝選取經(jīng)驗，針對不同的地質(zhì)情況選取不同的鉆探工藝，促進工程勘察工藝合理實施。以下是對不同地層勘察鉆探工藝的總結(jié)。

2.1 粘性土層鉆探工藝分析

粘性土層是工程鉆探工藝實施中經(jīng)常遇見的土層，在工程具體實施過程中，針對鉆探工藝進行合理的選取，應(yīng)該針對粘性土層的特點進行合理分析，并合理的選擇施工鉆探工藝。在工程鉆探工藝選取過程中，粘性土層鉆探一般選擇回轉(zhuǎn)鉆進方式進行鉆探或者選擇重錘沖擊鉆方式進行鉆探，以保證鉆探工藝良好的實施。粘性土層與其他土層特性相比具有滲透系數(shù)相對較小、土層壓縮性能高的主要特點，其土層特點造成了自身強度性能相對偏低的問題，所以在實際的鉆探工藝選取過程中，適合選擇回轉(zhuǎn)鉆進方式。尤其是在水位高度高于鉆探地區(qū)的情況下，非常適合應(yīng)用回轉(zhuǎn)鉆探工藝，以保證鉆探工藝實施更加合理，最終提升鉆探工藝質(zhì)量。另外，在粘性土層實施鉆探工藝的過程中，施工中要想對工程地質(zhì)水文狀況進行良好的了解，可以選擇重錘鉆探工藝。但是，與回轉(zhuǎn)鉆進施工工藝相比，重錘鉆探工藝實施鉆進效率相對較低。所以，在粘性土層進行鉆探工藝實施過程中，一般選擇回轉(zhuǎn)鉆進工藝進行鉆孔勘探，以保證鉆孔勘探更加合理。

2.2 砂卵石層鉆探工藝分析

砂卵石層也是工程勘察過程中的常見土層，對砂卵石層進行地質(zhì)工程勘察過程中也應(yīng)該注重勘察鉆探工藝的合理選取。在砂卵石層鉆探工藝合理選擇的過程中，應(yīng)該根據(jù)土層不同情況選擇合理的鉆探工藝。在砂卵石層鉆進勘察工作實施過程中，發(fā)現(xiàn)鉆進勘察工作中存在有土層厚度較大、泥沙質(zhì)量相對較低問題時，可以適當(dāng)調(diào)整砂卵石層鉆進工藝，一般此情況下選擇跟管鉆進工藝進行鉆進勘察，以保證鉆進勘察工作開展更有效率，也能夠在最大程度上提升鉆進工藝實施質(zhì)量，保證鉆進工藝實施效果，也能夠促進工程勘察工作實施更加高效。在鉆進工藝實施過程中，也會遇到砂卵石層較薄的問題，所以在實際的鉆進工藝選擇過程中，應(yīng)該針對性選擇泥漿護壁回轉(zhuǎn)鉆進方式進行鉆探，在實施鉆探的過程中，對土層進行一定的保護，從而保證土層鉆探施工更加有效，也能夠在最大程度上提升鉆探工藝效果。砂卵石層鉆進勘察工作中，同時也會出現(xiàn)土層緊密性強情況，而在此情況下采用到回轉(zhuǎn)鉆進方式不夠合理，一定程度上會造成孔壁損害問題，并且實際的鉆進工藝實施過程中，也應(yīng)該注重鉆進工藝控制效果，在鉆進具體實施中做好泥漿保護，合理控制鉆進厚度，最終提升鉆進質(zhì)量。綜上所述，在砂卵石層鉆進勘察工作中，根據(jù)施工中土層緊實情況不同選擇泥漿護壁鉆探工藝或者跟管鉆進方式進行鉆進更為合理。實際工程勘察工藝實施過程中，針對性采用不同鉆探工藝，能夠保證鉆探工藝實施合理，也可以保證工程勘察更加有效[4,5]。

2.3 軟土層鉆探分析

在對巖溶地區(qū)巖土工程進行勘察鉆探時，無論是使用什么方法進行鉆探，其進尺的速度都應(yīng)較快，如果在遇到土洞的時候，難免會遇到掉鉆情況，這也意味著，在不施壓或者轉(zhuǎn)動的情況下，只需要自己的力量就能夠下落。通常情況下，淤泥并沒有上面塑造性可言，質(zhì)量也比較軟，當(dāng)施工在提鉆后，孔洞可能會出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是正常的。而在這時候，二次下鉆的深度不應(yīng)比第一次多，如果孔洞里面的填充物較少，那么，孔洞中的空間相對而言就要大一些，在進行二次下鉆的時候，則會使得孔位發(fā)生偏差，如果孔洞已經(jīng)被填充物占滿了，那么，鉆探到這個位置時就會有很多水流出來，會導(dǎo)致孔洞塌陷，還會改變地下水的水位。因此，在對軟土層進行鉆探的時候，施工人員就需將鉆具更換成為肋骨鉆頭，從而擴大直徑，而為了避免出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，就需使用管套保護孔壁。

3 工程勘察工作中鉆探工藝的合理應(yīng)用

3.1 工程實際概況介紹

本工程為M市道路施工，其道路施工中設(shè)計道路為1級主干道路標(biāo)準(zhǔn)，道路施工速度限制在80公里/小時、施工中設(shè)計施工標(biāo)段K1+136-K1+906,施工道路全程達到8.6km左右，道路施工中還包括有0.7km引橋，為了保證本工程施工更加合理，在實施的施工過程中，工程施工單位進行了合理的地質(zhì)勘察工藝控制，以下是本工程地質(zhì)勘察鉆探工藝的合理選取要點總結(jié)。

3.2 工程地質(zhì)巖性分析

上文提及，在工程地質(zhì)勘察中，鉆探工藝實施非常關(guān)鍵，一定程度上決定了施工質(zhì)量。而在鉆探工藝實施之前，應(yīng)該對工程施工地區(qū)的底層巖性進行合理的分析，通過底層巖性分析，而選擇不同的施工工藝，保證施工工藝合理有效。以下是對M工程施工地區(qū)地質(zhì)巖性分析總結(jié)。在實際的勘察中，針對M地區(qū)工程地區(qū)巖性進行實際勘察，主要包括第四系松散層以及粉砂質(zhì)泥巖層兩部分，以下是對兩部巖層具體總結(jié)。

（1）第四系松散層分析在M工程中，粉質(zhì)黏土、粉砂及卵石是土層的主要結(jié)構(gòu)，其主體土層相對比較松散，并且整體厚度相對較大。卵石土層是本土層的主要結(jié)構(gòu)，土層相對飽和、并且包括石英等成分，中部卵石土層性質(zhì)較為堅硬，并且不易破壞、在實際測量中發(fā)現(xiàn)，其卵石土層厚度達到7.20m～16.80m，平均厚度也達到11.8m左右。第四系松散堆積層中還包括有粉質(zhì)黏土層結(jié)構(gòu)、實際的施工勘察中發(fā)現(xiàn)黏土層厚度達到3.80m～6.90m左右，其平均厚度能夠達到5.6m左右。

（2）粉砂質(zhì)泥巖粉砂質(zhì)泥巖層也是M工程施工過程中的重要組成部分。在粉砂質(zhì)泥巖層中主要包括灰綠色粉砂質(zhì)泥巖層以及棕紅色顏色，巖層厚度適中，實際控制厚度在29.00m～45.70m范圍之內(nèi)。工程實際施工勘察過程中，對粉砂質(zhì)泥巖層的質(zhì)量指標(biāo)RQD值進行勘察計算，其指標(biāo)達到55～70，并且?guī)r層主體相對比較完整，自身硬度不強，容易被擊碎。通過對M工程施工進行合理的地質(zhì)勘察，能夠保證鉆探工藝選取合理，也能夠保證具體工程勘察更加有效。

3.3 工程鉆探工藝實施分析

通過對M工程進行實際的地質(zhì)勘察，能夠?qū)︺@探工藝進行合理的選取，而所在鉆探工藝設(shè)計中，應(yīng)該根據(jù)施工地土層情況，分析鉆探工藝實施難點，以下是本工程施工中，對鉆探工藝施工難點進行有效控制。本工程鉆探工藝施工中的地質(zhì)鉆探難點，其主要是由于復(fù)雜的地質(zhì)條件引起，工程鉆探工藝設(shè)計中發(fā)現(xiàn)M工程區(qū)域地下水狀況相對比較復(fù)雜，并且存在有堆積層，其主要包括粉砂層、卵石層等，其卵石層堆積厚度相對較大，可以達到16.8m左右。本工程鉆探工藝施工設(shè)計中的地質(zhì)鉆探難點包括水文情況，其工程施工中要涉及到0.7km引橋工程，橋下為A河，施工鉆探中容易造成水文變化，并對施工區(qū)域的地質(zhì)情況造成一定的影響。并且在實際的鉆探工藝實施過程中，也很容易引起垮孔、卡鉆，機械磨損等問題，增加了鉆探工藝的實施成本，對于鉆探工藝成本控制也產(chǎn)生了一定的問題。工程鉆探工藝實施對于工程地質(zhì)勘察工作良好展開有非常重要的意義，而根據(jù)本工程地質(zhì)土層情況以及鉆探工藝實施難點，設(shè)計鉆探工藝技術(shù)為跟管鉆進工藝，通過跟管鉆尖工藝的合理實施，保證鉆探工藝實施更加有效。

3.4 工程鉆探工藝技術(shù)控制要點

工程鉆探工藝實施過程中，應(yīng)該對工程施工特點進行有效的控制，具體包括以下幾方面內(nèi)容：

（1）鉆探工藝鉆頭工藝設(shè)計控制根管鉆進工藝實施中，應(yīng)該針對根管鉆進工藝進行合理控制，本工程鉆進工藝主要包括以下幾方面設(shè)計內(nèi)容；鉆探工藝實施中對鉆頭和鉆管進行了合理的選擇，其中鉆頭選擇為Φ127mm口徑金剛石鉆頭，而鉆管尺寸分別選擇為130mm以及110mm，通過合理的鉆頭設(shè)計，保證鉆探工藝實施更有效果。鉆探工藝實施中，還對鉆探鉆頭進行了有效的處理，利用廢舊磨損鉆頭,在鉆頭前端鉆孔解決鉆探工藝中的清空問題，促進鉆探工藝實施更加有效。鉆探工藝實施過程中，對循環(huán)液進行了合理的選擇，其中SM植物膠漿液是本鉆探工藝實施中的主要循環(huán)液，能夠促進孔壁穩(wěn)定，對后續(xù)的鉆進施工有非常重要的作用。

（2）鉆探工藝泥漿工藝控制鉆探工藝施工過程中，應(yīng)該針對泥漿進行有效的控制，能夠保證鉆探工藝施工更加合理。本鉆探工藝實施過程中，針對泥漿進行合理選擇，選擇M植物膠與膨潤土進行混合配比制作成泥漿，在實際的泥漿配比過程中分別選擇膨潤土濃度以及SM植物膠濃度達到5%和0.8%，另外實際泥漿配比過程中還加入了定量的羥甲基纖維素（CMC），從而保證泥漿配比控制合理。

（3）鉆探工藝漏漿問題處理在工程鉆探工藝實施過程中，泥漿漏漿問題是主要的問題之一，在M工程鉆探工藝實施中，為了控制鉆探工藝實施流程，做好漏漿問題處理。膨潤土和CMC混合而成漿液，并將混合漿液注入到實際的鉆孔當(dāng)中，能夠防止孔壁漏漿問題發(fā)生，促進鉆探工藝合理實施。

（4）鉆進工藝規(guī)程參數(shù)設(shè)計鉆探工藝實施過程中，應(yīng)該針對鉆探參數(shù)進行合理控制，其中包括轉(zhuǎn)速控制以及鉆壓控制兩方面內(nèi)容。其中轉(zhuǎn)速控制在250-300r/min以內(nèi)，而鉆壓控制在4-7KN左右。通過合理的參數(shù)設(shè)計，保證鉆探工藝實施更加有效。

4 結(jié)語

綜上所述，很多巖土工程都是位于復(fù)雜的巖溶地區(qū)，其地質(zhì)條件比較復(fù)雜特殊，在進行勘察鉆探的時候，要應(yīng)用適合的勘察鉆探，才能達到巖土工程勘察鉆探目的。本文筆者從鉆探參數(shù)設(shè)計、鉆探工藝漏漿問題控制、鉆頭選擇以及泥漿工藝控制四個方面闡述了工程勘察中鉆探工藝的控制要點。希望能夠?qū)こ蹄@探工藝的合理實施有所幫助。