岩土工程勘察中钻探工艺的选取分析

张茂松

摘要：岩土工程作为建筑工程施工中的基础环节，关系着整个工程的施工质量、施工工艺和施工进度，而在岩土工程勘探中，钻探又是关键环节之一，钻探工艺选取的恰当与否对岩土工程施工具有重大影响。本文在阐述了岩土工程勘探中钻探工艺涉及的设备与钻进方法后，对不同地质地层适宜选取的钻探工艺进行了详细探讨，旨在提高岩土工程勘探对钻探工艺选择的合理适用。

关键词：钻探工艺；岩土工程；勘察；选取

前言：最近几年，为缓解住房供需紧张矛盾，我国建筑工程项目审批数量逐渐增多，建筑工程规模逐渐扩大。而随着建筑工程的越来越多，各环节施工质量也受到了社会各界的广泛关心与普遍关注。鉴于岩土工程勘探是整个建筑施工的起点与开端，如果其勘探质量低，钻探工艺选取不恰当，势必会给后续施工造成影响，因而必须要保证钻探工艺选取的科学合适。

1.岩土工程勘探中钻探工艺的设备与方法

1.1钻探设备。在岩土工程勘探中的钻探施工环节，会涉及到许多相关设备，人们通常将与之相关的所有设备统称为钻探设备。钻探设备包括主要设备和辅助设备，主要设备包括钻机、传动装置、动力装置、泵、空气压缩机等，辅助设备包括钻头、钻塔、拧管等。对于钻探设备的使用不存在某一设备工具单独使用的情况，而都是以整体式或组合式进行装载钻探施工的，整体式装载有自行式、固定式和托引式三种方式。根据具体用途的不同钻探设备可以划分为不同的类型，包括专用钻探设备和通用钻探设备。通用钻探设备的应用领域非常广泛，适用于多种场合的钻探作业，而专用钻探设备则仅适用于某一领域，像岩土工程勘探专用岩心钻探设备和取样钻探设备等。

1.2钻进方法。钻探工艺发展至今目前已形成了多种钻进方法，就岩土工程勘探而言，由于地质地层构造、土壤性质的不同所适合采用的钻进方法也各有差异。要想根据岩土工程现场实际情况选择与之相适应的钻进方法，就需要对各种钻进方法有所了解，尤其是常用钻进方法。钻进方法根据划分标准的不同可以划分为多种类型，如按照回转钻进破碎岩石所用磨料划分，按照钻进过程是否使用岩芯划分，按照钻进工艺划分等。在选择时可以依据岩土工程钻探环节的侧重点来进行，但无论选择何种钻进方法对于破碎孔和破碎井底岩石的破碎都必须在钻进过程中进行。

2.岩土工程勘探中钻探工艺的选取

不同地质地层对钻探工艺有着不同的要求，而不同钻探工艺适用于不同的地址地层勘探，在實际选取钻探工艺时需要予以充分的考虑。

2.1砂质土层钻探工艺的选取。对于砂质土层钻探工艺的选取，还需要根据砂石粒径大小的不同来细分。若砂砾为细粉砂带粘性土，则适宜选用低钻速灌浆钻探工艺，通过低钻速将泵流量调整到似流状态，并对钻进压力进行严格控制，以避免钻机上下移动，影响钻进效果和钻速，做好这些工作后即可开始钻进施工。在整个钻探施工中，每一钻进回合结束前都应使用清水泥浆对破碎孔进行灌浆清洗，以便将悬浮在空中的细粉砂带入泥浆池，清洗完成后停止泵送，并进行30cm至50cm的停泵干钻，以免岩芯脱落。对于粗粒径砂砾，适合选用灌浆无泵反循环钻探工艺，同样以低钻速状态钻进。钻进过程中不断的浮动，并以快速下放、缓慢上提方式对钻机进行操作，这样在孔底便会形成反循环，实现灌浆无泵反循环钻探。与细粉砂钻探工艺相同，在每回次提钻之前，也需要对孔进行清泥浆灌浆清晰，以提高取芯率和卡芯效果，将悬浮的砂砾带进泥浆池后停泵。而粗砂砾停泵干钻的进行距离应在20cm至30cm。

2.2粘性土钻探工艺的选取。粘性土有软粘土和硬粘土之分，软、硬粘土适合采用不同的钻探工艺。本文以软粘土为例，对软粘土适合采用的钻探工艺进行简要说明。对于软粘土钻进施工，适合使用螺旋钻钻探工艺，钻具叶片长度一般以1m为宜，直径一般控制在0.5至1m之间，不能超过叶片长度，同时钻进时的钻速最大不能超过100转每分钟。根据软粘土的性质，钻速应以慢速下放慢速提升为宜，这样可以实现利用地下水的润滑作用来减小提钻阻力，从而达到较高的钻速。若钻具钻速与提钻速度较大，为降低地下水对钻进的影响，防止土样脱落，就需要利用油缸来减缓提钻速度，减小钻具上升的阻力。由于软粘土土层软弱，在钻具提出后土层可能会出现缩径现象，基于这一情况，在后续钻探作业中就需要对土层进行刮落处理，但刮落的适当位置与土层取样的长度必须要经过精确的计算来予以确定。

2.3碎石层钻探工艺的选取。碎石层也称为卵石层，对于这种地质特性钻探工艺的选取需要重点考虑三种因素，即密实度、含水率和是否含有充填粘性土。对于含水率较小、含有充填粘性土的密实碎石层勘探，适合采用合金干钻钻探工艺。钻进时适当的对钻具进行上下浮动，避免堵塞情况发生，同时在钻进之初将相应参数数值设置在较小状态，随着进尺的逐渐增大，相应参数数值也随之调大。对于含水率较小、含有充填粘性土的稍密实碎石层勘探，适合选用回转跟管钻探工艺，钻机钻速应保持在20转至40转每分。实际钻进时，若钻机回转状态平稳，则可以适当增大钻进相应参数；若钻进压力出现大幅波动，则立即将钻具提出，以免钻头等设备发生损坏。对于含水率较小、含有少量充填粘性土的松散碎石层勘探，可以使用投黏土球钻探工艺或跟管钻进钻探工艺，跟管钻进工艺钻机钻速应控制在30转至60转每分钟，跟管回次长度控制在3m至6m。与其他钻探工艺不同的时，跟管钻进工艺在钻进过程中不能随意对事先设置好的钻进参数进行变更，以避免因参数改变而给钻进造成影响。

总结：由上分析可知，对于岩土工程勘探中钻探工艺的选取需要考虑的内容众多，除了钻探设备性能与钻进方法外，还包括不同地质土层与土壤性质，且同一土壤性质依据具体细节的不同所适合的钻探工艺也不同。因此，在岩土工程实际勘探中，应结合历史经验总结，全面考虑各相关因素，选出最为适合的钻探工艺，以为工程后续施工奠定良好基础，为施工质量提供有力保障。