岩土工程勘察中钻探工艺选取之探究

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摘 要：岩土工程勘察中，针对不同土层性质，需要选择不同的钻探工艺和措施。本文通过对不同土层性质的钻探工艺实践，在钻进方式的选取方面进行了探究。

关键词：岩土工程勘察；钻探工艺；选取；探究

中图分类号：TU238+.2文献标识码：A

工程勘察的目的就是要查明工程浅层地质情况，但由于土层性质差异较大，因此需要采取合理的钻探工艺来确保整个工程质量。接下来笔者就不同土层性质来探讨钻探工艺的选取。

一、钻探设备的选取

（一）钻杆的选取

1、 要定期检查钻杆，确保钻杆轴线直线度误差不得大于0.1%；② 应配备两套钻杆，一套为直径42mm，一套为直径50mm，前者主要用于软层和较硬土层的钻进，后者主要用于硬层钻进。

2、 钻头的选取

目前常用的钻头主要分两种，一种是螺旋钻具，一种是硬质合金取心钻具。钻进方法决定了钻具的选取。螺旋钻进就选择螺旋钻具，硬质合金钻进就要选择硬质合金取心钻具。最为常见的螺旋钻主要有长、短螺旋钻，振动螺旋钻、麻花钻、环状螺旋钻以及套管螺旋钻。

（二）钻进方法的选取

1、软弱粘性土层的钻进方法选取

可选择重锤冲击钻进或螺旋钻进；地下水位之下，孔深较浅则选择套管螺旋钻，孔深较深则选择冲击回转钻进。若是采取冲击回转钻进，就要做好泥浆调配，必要时可用干孔卡方式取得岩芯。为确保岩芯采取率，避免岩芯脱落，可以采用活动分水投球钻具，以此增强干钻取芯的实际效果。

2、可塑偏硬、硬塑及坚硬粘性土层的钻进方法选取

应采用冲击回转钻进，钻具最好选择小肋骨钻头，且肋骨要比岩芯管大出1-1.5cm。该钻进方法有着很强的切削能力，扰动性小，对土层厚度判断不会产生太大影响，可以确保土体分层和原状样提取的质量。钻进过程中，要时刻考虑螺旋距，在粘性较小土层中，要选择稍小螺旋距。反之则要选择稍大螺旋距。建议在硬质粘土层中应尽可能地选取冲击回转钻进，使用小肋骨钻头进行岩芯取样。

3、砂层的钻进方法选取

需要更多考虑地下水影响。砂层还要考虑粒径和粘粒含量，若是粘粒含量较大可选取裸钻钻进。若是孔深较深，可于后期采取小直径螺旋钻。而中粗砂、砂砾和地下水之下的砂土钻探通常选取品字形硬质合金钻头。但为了避免孔壁坍塌，需要选择泥浆护壁，而泥浆稠度的选择需要考虑砂粒粒径大小。若是泥浆护壁无法满足要求时，就要采取套管跟进钻探。

4、卵石层的钻进方法选取

需要考虑填充物和地下水影响。地下水位之上以粘性土填充的卵石层，一般采取单管岩芯管和加厚螺旋钻。水位之下的卵石层，需要在泥浆护壁情况下选取套管护壁跟管钻进。若是遇到较大卵石，可先用角锥或一字钻头将其击碎，然后采取跟管钻进。若是遇到很大的孤石，可先行钻孔，而后钻进。

三、钻探作业方法的选取

（一） 软弱粘性土层的作业方法选取

螺旋钻钻具的叶片长度通常控制在1m左右，直径要稍微小于钻孔直径。进尺要控制在0.5-1.0m之内，由于螺旋钻有一定厚度，对得到的土样具有扰动性，旋转钻进尺1.0m，最终得到的土样长度大于1.0m，增加长度的确定要考虑螺旋钻参数和土层塑性指标，要具体针对土层性质加以区分。这种土层钻探所选用的钻具，要控制其钻速在90r/min-100r/min之内，孔内的水在低转速慢提升的过程中能够起到作用，有效降低钻阻力。若是转速较高，提升过快，那么地下水会产生负面作用，导致叶片上土样脱落，无法取得预期效果；若是提钻受阻时，要利用油缸进行慢提升，不可采取边回转边提升的方法。此外，由于土层较软，当钻具提出后，很容易形成缩径，所以在下次钻探后，要区分刮落图样和计算取样长度。

（二） 可塑偏硬、硬塑及坚硬粘性土层的作业方法选取

这类土层要优先选取回转钻进，在实际钻探过程中，开始要慢速钻进，以确保钻头的实际切入，当切入之后转为中速钻进，如此不仅能够保证钻进速度，而且能减小提升阻力。在回次提升过程中要控制好速度，确保孔底不出现真空。若出现卡钻事故，要避免采取转升的方法，因为粘性土具有一定抗拉强度，为降低提升阻力，务必要先拧断岩芯。若是选取冲击回转钻进，那么就要控制好水泵流量，当遇到可塑偏硬粘性土层时，要控制水泵流量为低俗，当遇到硬塑和坚硬粘性土层时，要控制水泵流量为中速。

砂层的作业方法选取

1、粉细砂夹粘性土。应保持较小钻进压力，避免上下活动，要选择低钻速，水泵流量也要调至最小，在回次结束前，要用清泥浆进行洗孔，等孔内悬浮粉细砂带入泥浆地后才可以停泵，避免发生沉砂卡钻，停泵后继续钻进0.3-0.5m，以避免岩芯脱落。（2）中粗砂、砾砂，选取灌浆无泵反循环钻法，最好以低速钻进，并不断浮动钻具，慢提升，快下放，以此形成孔底反循环。每次回次结束前，要用清泥浆洗孔，等孔内悬浮中粗砂、砂砾带入泥浆地后才可以停泵，以避免发生沉砂卡钻事故，停泵后继续钻进0.2-03m，实现干钻卡芯。

卵石层的作业方法选取

1、松散卵石层，跟管钻进。每次跟管长度要控制在3-6m，钻速控制在30r/min-60r/min。也可选用投粘土球的方法，每钻进一段，便用黏土球夯实，然后再行钻进，切不可一味强调进尺，以免坍塌导致孔内事故。（2）稍密-中密卵石层。当含水率不大夹粘土时，可选用回转跟管钻进，钻速控制在20r/min-40r/min之内，一旦压力表跳幅较大时，就要立刻提钻，以免造成钻头损坏。（3）密实卵石层。当含水率不高夹粘土时，可选用合金干钻，起初时要选择低值参数，并逐步增加。此外，要适当进行上下窜动，以免出现钻头烧死问题。

四、结语

本文是笔者在多年岩土工程勘察实践中总结的一些钻进工艺选取的经验和方法，但由于地质构造的区域性，土层结构和性质千差万别，所以在实际钻探中，要具体分析土层特征，制定最佳钻探方案。

参考文献：

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