摘要：岩土工程作为各种建设工程的前期和基础性工作，包含了勘察、设计、施工、监理等多学科知识。本文以钻探工艺为研究对象，结合岩土工程勘察的内容，分析了不同的土质勘察中钻探工艺的选取及相关的注意事项。
关键词：岩土工程；勘察；钻探工艺
前言
岩土工程勘察是工程建设的前期工作，对于建筑工程来说，建筑方案的选择、设计与施工都必须以岩土工程勘察结果为依据。随着科学技术的发展，大型工程越来越多，从而对岩土工程勘察提出了更高的要求。为了更好的保证工程项目质量，勘察人员需要应用钻探工艺进行勘察样本采集，可以说钻探工艺直接影响着岩土工程勘察工作的质量。但我国幅员辽阔，地质条件多变，因此需要根据土层条件来选择合理的钻探方式，加强钻探工艺选取工作的研究也就有了重要的现实意义。
1.岩土工程勘察的主要内容和勘探手段
岩土工程勘察是岩土工程技术体制中的一个首要环节。各项工程建设在设计和施工之前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。它的主要内容就是正确反映工程地质条件，如地质构造、地貌、水文地质等，查明不良地质作用和地质灾害，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供翔实的工程地质资料和必要的技术参数，同时对工程存在的地基承载力、地基沉降等有关岩土工程问题做出论证和评价，以保障建筑设计施工的科学性和合理性。
钻探是岩土工程直接勘探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程也是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘探；由于它对一些重要的地质体或地质现象有时可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段。由此在可行性研究勘察阶段，需要对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价，主要进行工程地质测绘，勘探往往是配合测绘工作而开展的，而且较多地使用钻探来验证物探成果和取得基准削面。初步勘察阶段详细勘察阶段应对建筑地段的场地稳定性、地基稳定性作出岩土工程评价，勘探工作比重较大，以钻探工程为主，并利用勘探工程取样，作原位测试和监测。详细勘察阶段须对地基基础方案作出评价，对地基处理以及不良地质现象的防治等提出具体方案，更需进行直接勘探，与其配合还应进行大量的原位测试工作[1]。
2.岩土工程钻探常用的钻探方法和设备
我国岩土工程勘探采用的钻探方法有冲击钻探、回转钻探和振动钻探等；按动力来源又将它们分为人力的和机械的两种。机械回转钻探的钻进效率高，孔深大，又能采取岩心，所以在岩土工程钻探中使用最广泛。
但不同的钻探方法各有定型的钻具，缺点，应根据地层的情况和工程要求恰当地选择。以复杂地质体为例，如软弱夹层、破碎带和深厚砂卵石层等。这些地层常常是工程所关注的重要对象。为了探明这些复杂地层的空间分布、工程性质和水文地质条件，须保证钻进的穿透能力和千方百计地提高岩心采取率，以提供有关的地质信息。如绳索取心钻进，它是小口径金刚石钻进技术发展到高级阶段的标志。此项钻进技术的主要优点是：有利于穿透破碎易塌地层；提高岩心采取率及取心的质量；节省辅助工作时间，提高钻进效率。再如无泵钻进，在钻进过程中利用孔内水的反循环作用，不使钻头与孔壁或岩心粘结，同时将岩粉收集在取粉管内。这种钻进技术较简便，但它可防止由于水泵送水而冲刷岩心及孔壁，较顺利地穿透软弱、破碎岩层，并提高岩心采取率和基本保持岩层的原状结构。
3.岩土工程勘察钻探工艺的选取分析
3.1钻探条件对钻探方法选用的影响
场地钻探条件指的是在工程地质钻探时，某种钻探方法在取得地质资料准确性和提高钻探效率，以及在钻孔结构、钻孔钻进情况、回次进尺率、岩芯采取率、野外岩芯取样与鉴别等方面，所反映出的实际情况。
对于土层的钻探方法多为叫转取芯钻进、冲击取芯钻进、螺旋取样钻进。在工程地质钻探过程中，不仅要求成功钻入，而且要获取充分的颗粒组成、密实度等指标。可以说，在钻探工作中遇到的地层，实际情况多为以上各单一条件的复杂综合体，钻探时需依据密实度、填充、含水率等的差异，在钻探工作中根据钻探条件，及时选用适应的钻探方法，以提高钻探效率和钻探质量[2]。
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3.2钻探工艺的选取分析
3.2.1软弱黏性土
软弱黏性土地基的特点是：地基承载力低、压缩性大。因此，建造在软弱黏土地基上的建筑沉降大，如设计不周，施工质量不好，就会使建筑沉降超过容许值，致使建筑物开裂，这样就会加重建筑物震害。
一般情况下，可采用重锤冲击或长/短螺旋钻的钻探工艺进行钻探来进行勘查工作。但如果钻探的位置在地下水位的下方，为避免钻进时对周围土层的破坏，应采用冲击回转钻进或套管螺旋钻进，但冲击回转式钻进不仅工艺较为复杂，而且对泥浆的比例也有了较高的界定标准，因此在钻进前需要和相关部门进行协商，暂停送水工作，以避免水流掺入泥浆破坏勘察现场，进而提高土层样品的质量。
螺旋钻进是一种干钻式回转钻进方法，它的特点是用螺旋钻杆不断地将岩粉输送至地面，而不是用循环冲洗液清除岩粉。在钻进过程中，螺旋钻杆与钻孔实际上组成了一个“螺旋输送机”，它与普通螺旋输送机不同点是螺旋钻杆柱不是在金属管内，而是在钻孔内回转，在回转的同时，螺旋钻杆柱还不断地向下钻进。具有效率高，对钻杆的磨损少，并且比较清洁，因此有着较为广泛的应用。
3.2.2 硬黏性土
该层应选取冲击回转钻进，且钻具应选择小肋骨钻头，这种钻头能够增大孔壁与岩心管的同隙，减少排水阻力，加大排水速度。既可以提高钻进效率，又对上层的扰动较小，有利于对土层厚度和埋深的判断，进而保障土体的分层及原状样的提取质量[3]。
但在具体工程实践中，多采用螺旋钻来提高钻进效率。但该技术在黏性土层应用时需要注意螺旋距的选择，一般来说黏性较大的土层，螺旋距可适当大些，反之则应小些。并且该技术对上层土的扰动较大，应注意进尺及土的状态观察。
3.2.3砂层
对于松散砂层来说，其特点是黏粒含量少，土层黏聚力很小，结构疏松，通常饱和含水。钻探时容易出现流砂、涌升、孔壁坍塌等事故。由此不进行水文地质试验的钻孔可采用硬质合金钻头，泥浆护壁方式进行钻进，并对泥浆密度和黏度进行调整，以增大浆液对孔壁的压力，防止流沙及孔壁坍塌。松散砂层钻进压力和转速都不要过高，钻进过程中要经常上下提动钻具，以免淤砂埋钻。提钻前要停泵干钻0.3 m左右，以便钻头底部形成土塞，防止掉样。升降钻具要稳、慢．提钻时应向孔内补充泥浆，以免掉样或塌孔。当泥浆护壁不能有效防止孔壁坍塌，或需要进行水文地质试验时，可采用套管护壁，钻进方法可采用硬质合金回转钻进或有阀管钻冲击钻进。
3.2.4卵石、漂石层
对于卵石、漂石层来说，这类地层特点是结构松散、胶结性差，钻探时可采用硬质合金钻进，钻头宜选用大八角钻头，泥浆护壁。宜采用中等压力、中转速和低泵量。卵石颗粒较大时宜采用金刚石或复合片钻进，由于钻进过程中卵石颗粒在钻头周围翻滚研磨钻头，因此宜选用胎体硬度较大的孕镶金刚石钻头或复合片钻头。
3.2.5岩层
岩层的特点是坚硬结实，钻探时可采用单管或双管金刚石钻头，加冲洗液回旋钻进，宜采用大压力、快转速钻进。
4.结语
总的来说，岩土工程勘察是各类工程建设中重要的必不可少的工作，是建筑工程设计和施工的基础。由于工程类别不同、工程规模大小不同，勘察设计、施工要求也有所不同，所选取的钻探工艺也有所区别。相关工作者应立足于工程实际，综合考虑钻进效率及钻进工具的磨损，来选择科学的钻探工艺，进而为后续更好地开展岩土工程勘察工作和工程建设服务奠定良好基础。
参考文献：
[1]王强，刘学富.岩土工程勘察中钻探工艺的选取研究[J].建材与装饰.2017（49）.
[2]黄学应.岩土工程勘察中钻探工艺的选取研究[J].建材与装饰.2017（42）.
[3]谷代斌.岩土工程勘察中的钻探工艺选取分析[J].中国设备工程.2017（11）.
作者简介：
梁贵儒（1967—），男，广西桂林人，大专，从事工程勘察工作。
论文作者:梁贵儒
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/28
标签：岩土论文; 钻头论文; 工程勘察论文; 岩心论文; 工艺论文; 工程论文; 土层论文; 《基层建设》2019年第3期论文;