摘要：本文以岩土工程勘察工作为研究对象，对勘察实际工作中的钻探工艺选择进行分析探讨。通过岩土工程钻探工艺的应用介绍，从不同岩土类型的适用工艺着手，说明合理工艺应用的必要性条件，阐述不同工况下的具体工艺选择，以期为相关研究提供参考。
关键词：岩土勘察；钻探工艺；地质条件
引言
岩土工程勘察是建设工程项目的基础，是工程设计和施工的依据，野外钻探又是勘察工作的基础，钻探工作的质量直接决定了勘察成果的质量，提高钻探质量才能确保勘察质量。在实际工况条件下，地质条件和岩土特性复杂多变，需从钻探工艺的选择方面进行探讨分析，通过适当的技术措施，合理选择钻探工艺，确保钻探质量和勘察质量。
一、岩土工程钻探工艺选择的意义
岩土工程勘察钻探技术主要针对场地地质条件进行分析，通过采集土（岩）样本进行室内土工试验，结合现场野外编录、原位测试获取具体的工程地质、水文地质数据。通过提供必要的场地岩土层地下分布状态、物理力学指标参数，为后续的工程建设打下坚实基础。钻探设备的选取就是为满足各种钻探工艺的要求。通过不同机械设备可以选择多样性的技术手段，完成具体的钻探工作。钻探方式上，机械钻进、采取岩芯、冲洗液等相应的工艺和方法，具有很强的技术适应性。
我国土地幅员辽阔，地质形态丰富多样。不同地区岩土结构与地质条件差异性极大，工程勘察方法和要求也存在显著的不同。对此，需采取精确的岩土勘探技术，通过技术工艺合理性选择，确定场地地质条件的关键性数据信息[1]。由此，不仅可以准确的查明各工程项目场地复杂的工程地质与水文地质条件，也可以在准确的地质信息的引导下，采用更为科学、安全、经济、合理的工程技术手段，达到项目建设的需求目标。尤其规模大的工程项目，钻探工艺的合理选择，对确保建设工程项目的安全性与稳定性亦具有重要的意义。
二、不同地质条件下的钻探工艺选择
1、软弱黏性土
软弱黏性土一般强度低、压缩系数大且渗透系数小，可采取螺旋钻进或回转钻进。对于位于地下水水位以下的地层，建议采取套管跟进。
当勘察仅需要鉴别土层类别而不需要采取土样进行室内土工试验时，可采用螺旋钻。螺旋钻不需要循环液且在软弱黏性土层中钻进速度快、效率高，取土过程中岩芯虽受扰动破坏，但不影响现场技术人员对地层结构、状态的描述，亦不影响判断土层的厚度、埋深。钻探过程需对钻探速率进行控制，在保持90～100转/分钟的条件下，慢速推进，防止钻进速度过快增加钻探阻力。如果钻探速率超出这一数值，会对设备造成影响，对土芯的采取也有一定影响，难以获取最优化的土芯样本。如果在钻进中产生较强阻力，需要通过油缸对钻具的位置进行调整，维护正常钻进工作。
回转钻进工艺需调配好泥浆密度以满足护壁要求，同时尽量避免由于水泵水流较大将土层冲散后混入泥浆。若需采取土样进行室内土工试验，可采取“干孔卡取法”：某一回次终了时停止送水,干钻一小段(实际工程进尺可能达1米),利用剩余的泥粉来挤塞住岩芯,再回转将土样扭断提出。也可以采取双管双动取土芯钻具，但钻进过程要保证岩芯采取率,防止提钻过程中岩芯脱落。
2、硬性黏性土
硬塑～坚硬状的黏性土相对软弱黏性土强度较高、压缩性小，但渗透系数相差不大。在此类地层进行钻探时，野外通常会选用冲击回转钻进的方式。处理方法上而言，冲击回转钻进的速率水平相对较低，钻探过程可以增加钻进设备的压力，并在保持中速的调整状态下，实现钻进效率的最大化[2]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻进过程要尽量确保孔底不形成真空。对于施工过程出现卡钻现象，施工作业人员应及时切断岩芯，保证钻探操作的稳定性。
需要注意的是，在冲击回转钻的技术处理中，需要对水泵的流量状态进行监控，通过选用低速的流量水泵，保证良好的控制状态。在采集土芯的过程中，也可应用干孔法进行处理。
3、砂土
砂土层的钻探工艺选择和砂土颗粒直径相关，针对不同颗粒直径设置差异化的工艺方法。当土层中的砂主要为大粒径等级（如砾砂、中粗砂）时，可采用灌浆无泵反循环钻探工艺。钻进过程以低转速为宜，上提慢下放快，以便形成孔底反循环。每回次终了前用清泥浆洗孔，待清水泥浆将孔内悬浮中粗砂、砾砂带入泥浆池后方可停泵，保证不会发生沉砂卡钻。
在小粒径砂层（如粉细砂）钻取时，现场施工人员需把握选择好钻进过程中的压力。通过对压力的控制，找到最为合理的钻进状态，尽可能控制钻杆上下浮动幅度。采取低钻速，将泵量调整至似流状态，再对土层进行钻进处理。在完成岩芯的钻取后，和中粗砂类似，需要使用清泥浆，对钻孔进行清洗。注意，在砂土层中钻取时，停泵后干钻进尺需保持在0.3～0.5m内，以防止岩芯脱落。
4、碎石土
根据密实度，将碎石土（如卵石土层、圆砾土层）分为密实、稍密～中密、松散三大类。岩土工程勘察工作中通常针对不同类型，选择不同的钻进方法、钻探工艺。通常在对碎石土进行钻取时，将钻孔压力限定在2MPa～3MPa之间，以维护操作的可行性、有效性。
（1）在密实碎石土层的钻进时，如果土层含水量小且被黏性土充填，可采用合金干钻。钻探过程需要根据钻探进尺对钻进设备进行上下活动操作，以保证钻探均匀性，防止出现灼烧、卡顿设备；
（2）在稍密～中密的碎石土中，可采用回转跟管钻进工艺。钻速可控制在30转/分钟左右，以保证钻进过程平稳；
（3）松散的碎石土钻进因植物胶护壁效果较差，采用跟管钻进工艺是有效的方法，每回次进尺跟管长度宜为3～6m，将转速控制为45转/分钟左右。若钻进过程顺利，不应随意变更参数，以保证钻进的效率和稳定性。
5、基岩层
通常情况下，基岩的岩芯采取率在80%以上，但对于破碎、较破碎的软岩、较软岩，岩芯采取率可控制在65%左右，以满足规范的要求。
基岩层的钻探需重点关注岩溶发育地区。岩溶地区通常溶洞、土洞较发育，回转钻进过程容易漏水，可先对溶洞、土洞注浆，等水泥凝固之后，再进行钻进。灰岩地区易出现斜岩、岩芽，如果岩面倾斜角度较大，钻进过程易出现钻头摆动且会撞击套管，这时可及时用黏性土、坚硬片石进行回填，在孔底形成完整作业面，以保证钻探操作正常进度与执行效果。
三、结语
综上，岩土勘察工作中，需要对其中的钻探工艺进行合理分析，通过对钻探方式合工艺的选择，保证钻探成果的合理性和适用性。尤其地质条件复杂项目，选择针对性的工艺方法，能形成准确的数据材料，为后续的工程建设提供基础性指导。对于钻探工艺的选取研究，可有效地促进钻探技术的发展，提高勘察成果质量，更好地为工程建设服务。
参考文献：
[1]李高山,潘永坚,周江锋.取样方法对饱和软土物理力学指标影响机理研究[J].工程勘察,2019,47(03):9-16.
[2]姚宾科,刘长青,李志勇,等.适用于浅层覆盖层的防塌减阻聚合物钻井液的试验研究及现场应用[J].工程勘察,2018,46(10):25-29.
论文作者:黄宇辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：工艺论文; 岩土论文; 土层论文; 黏性论文; 过程论文; 地质论文; 泥浆论文; 《基层建设》2019年第14期论文;