土工程勘察中鉆探設(shè)備及工藝的選擇

我國幅員遼闊,，地質(zhì)條件復(fù)雜，巖土層物性變化較大。本文將從以下幾個方面對巖土工程勘察中的鉆探工藝進行探討,。

巖土工程基本任務(wù)是查明施工場地土層類型,、深度、分布、等工程地質(zhì)特征,，包括現(xiàn)場鉆探、原土取樣,、實驗室分析和現(xiàn)場進行原位測試等方面,，為后續(xù)施工提供準確的巖土物理力學(xué)指標和巖土特性分析。

巖土工程勘探是工程建設(shè)的一項基礎(chǔ)性工作,，是所有工程開展的基礎(chǔ),，其數(shù)據(jù)的準確性、可靠性直接影響工程建設(shè)的質(zhì)量,、安全,、工期和投資效益。

我國幅員遼闊,，地質(zhì)條件復(fù)雜，巖土層物性變化較大,。本文將從以下幾個方面對巖土工程勘察中的鉆探工藝進行探討,。

1 鉆探設(shè)備及工藝

巖土勘探利用鉆機控制鉆具從地表向地下鉆進，在地下形成圓柱形鉆孔,，并通過鉆孔獲取處于不同深度下的巖芯,、土、水樣品,，送往實驗室分析取得第一手基礎(chǔ)資料的手段,。巖土勘測綜合性強、工藝復(fù)雜,，不僅對地層,、測定界限要準確劃分，還要進行原位測試,，原狀土采集,。因此，鉆探技術(shù)的高低和鉆探方法的選擇對整個勘察的質(zhì)量起決定性作用,。

1.1 鉆探設(shè)備

鉆探設(shè)備是能夠完成鉆孔所必需的一切技術(shù)裝備的總和,，一般包括鉆機、鉆探用泵,、空氣壓縮機,、動力機和傳動裝置以及與之配套的鉆塔、擰管裝置等,。按其裝載方式,，可分為整體式和組裝式，前者依據(jù)可移動性而分為固定式,、拖引式和自行式三種,。依據(jù)巖土鉆探設(shè)備用途可分為工程地質(zhì),、水文水井、工程施工,、巖芯和取樣鉆探設(shè)備等,。

工程地質(zhì)鉆探設(shè)備常用于工業(yè)和民用建筑、橋梁,、道路和碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施的工程地質(zhì)勘察鉆進,。水文水井鉆探設(shè)備專門用于水文地質(zhì)勘察孔和水井的鉆進。工程施工鉆探設(shè)備用途繁多,，特點各異,。巖芯鉆探設(shè)備和取樣鉆探設(shè)備能夠在巖石、土層或混凝土結(jié)構(gòu)中鉆進取樣勘察,。

1.2 鉆進方法

鉆進方法是指在鉆探或鉆井工程中,，向地下鉆進時，破碎孔/井底巖石所采取的一切方法和技術(shù)總稱,。依據(jù)鉆進工藝可分為：正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進,、反循環(huán)鉆進、振動鉆進,、螺旋鉆進,、沖抓錐(斗)鉆進、潛水鉆進,、沖擊鉆進,。按鉆進時是否采取巖芯，又可分為取芯鉆進與不取巖芯鉆進,。按回轉(zhuǎn)鉆進時破碎巖石所使用的磨料,，又分為硬質(zhì)合金鉆進、鉆粒鉆進和金剛石鉆進等,。

2 不同地層的鉆探工藝

2.1 粘性土(可塑偏軟/硬粘性土)

針對軟弱粘性土強度低,、壓縮性很大且滲透系數(shù)很小、觸變性及流變性大等特點,，可采取重錘沖擊鉆進和長/短螺旋鉆進,，如果鉆探環(huán)境位于地下水位以下，可采取套管螺旋鉆進或沖擊回轉(zhuǎn)鉆進,。重錘沖擊鉆進效率比較低,，且對孔底附近一定范圍內(nèi)地層有擾動。

螺旋鉆進通過電動機帶動螺旋鉆桿在鉆壓作用下使鉆頭回轉(zhuǎn)吃入地層,，將地層按螺旋線逐步切削,，切刮下的土質(zhì)碎屑沿螺旋葉片上返到孔口，該方法鉆進效率高且不用清洗設(shè)備。長螺旋鉆進直徑應(yīng)小于1m,，深度不超過15～20m之間,。短螺旋鉆進屬于非連續(xù)型鉆機，較之長螺旋鉆效率稍低,，其孔徑多在2～3m內(nèi),，鉆進深度一般小于30m，最深不超過50m,。

沖擊回轉(zhuǎn)鉆進對泥漿比例要求較高(表1),，避免水流將鉆進土層沖散混入泥漿。必要時可在回次終了時,，停止送水,，增加干鉆進尺距離已獲得土層樣品，或采用雙動雙管取心鉆具,。 對于硬塑狀粘性土,，一般的螺旋鉆進在土的粘性較大時易發(fā)生埋鉆或鉆桿折斷的現(xiàn)象，且對土層擾動較大,，應(yīng)盡量選用小肋骨鉆頭,，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進方法。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)分)液動,、氣動和氣液混合動力三種，具有效率高,、鉆具轉(zhuǎn)速低,、鉆頭壽命長和孔內(nèi)事故少等特點。

液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進以清水或泥漿形成高壓作為動力,，鉆孔直徑一般為56-130mm,，最大不超過400mm，鉆孔深可達800-1000m;氣動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進以高壓空氣為動力,，鉆孔直徑介于65-228mm之間,，最大可達到762mm。施工中,，應(yīng)先慢速鉆進,，使鉆頭切入土層后改用中速轉(zhuǎn)進，可加快鉆進速度且鉆具提升阻力小,。

2.2 砂層

該地層的鉆探工藝與砂粒粒徑有很大關(guān)系,，且受地下水影響較大。螺旋鉆進適合砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細砂的地質(zhì)環(huán)境,，如果需深孔鉆進,，可在施工后期換用小直徑螺旋鉆。粉細砂雜粘性土情況下,，應(yīng)降低選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 鉆速,，減小鉆進壓力,，泵量調(diào)整至適中?；卮谓K了前,，應(yīng)以泥漿清洗鉆孔，將孔內(nèi)懸浮的粉細砂帶入泥漿池后方可停泵,，減小沉砂卡鉆事故發(fā)生的幾率,，停泵后干鉆0.3-0.5m，確保巖心不脫落,。

對于中粗砂,、礫沙以及地下水位以下的沙土，一般采用品字形硬質(zhì)合金鉆頭,，低轉(zhuǎn)速,，灌漿泵吸反循環(huán)鉆進，過程中需不斷浮動鉆具,，慢提快放,，形成空底反循環(huán)(其推薦參數(shù)可見表1)。因鉆頭外徑略大于巖芯管,，所以能很好地約束巖芯管,，確保巖芯的原始結(jié)構(gòu)。沒回次終了前,，以泥漿清洗鉆孔,，去除空中懸浮粗、礫沙,，防止沉砂卡鉆,。最后停泵干鉆0.2-0.3m，停止浮動鉆具精細干燒,，防止鉆孔周壁坍塌造成廢孔,，并帶出巖芯樣品。

2.3 卵石層

該層鉆探工藝受地層厚度,、密實度,、含水率和粘性土填充情況影響，不同地層情況應(yīng)選用不同鉆探工藝,。地層厚度不大時,，可采用泥漿護壁回轉(zhuǎn)鉆進，地層厚度大,，粘性土含量低時可采用跟管鉆進,。跟管長度3-6m，鉆速30-60r/min，盡量保證進尺的連續(xù)性和順利性,。

地層密實度較高時,，可采用回轉(zhuǎn)鉆進，為防止孔壁坍塌,，可采用投入粘土球的方法,，對孔壁進行暫時保護。出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象時,，應(yīng)加大泥漿濃度或鉆進一定深度后,，拔出鉆具，放入跟管繼續(xù)鉆進,，鉆速以20-40r/min為宜,，對于套管中可能留有卵石，導(dǎo)致絲扣脫滑現(xiàn)象,，可采用反絲套管,。砂層和卵石層鉆進過程中，高質(zhì)量的泥漿可有效防止孔壁的坍塌,，對泥漿技術(shù)要求可見表2：

3 總結(jié)

我國廣袤的環(huán)境和變化多端的地質(zhì)條件為巖土工程勘察提出了嚴峻的挑戰(zhàn),。伴隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，應(yīng)對各類地質(zhì)環(huán)境的鉆探工藝相繼被研發(fā),。由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性,，很難采用某一方法或數(shù)據(jù)作為標準。應(yīng)根據(jù)待勘測場地,、任務(wù)要求綜合對比各種鉆探技術(shù)方案,，靈活選用適宜的鉆探技術(shù)方法。施工過程中應(yīng)注意收集場地及附近區(qū)域地層資料,，對方案適時修正，達到少走彎路,、科學(xué)勘探的目的,。

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