浅论地铁工程地质勘察钻探技术措施

摘要：在现代城市建设进程中，舒适的城市轨道交通，才是解决城市交通的最佳途径。从工程实际出发，对地铁工程地质勘察中钻探、取样、原位测试工作进行了归纳总结，并阐述了地铁工程地质勘察钻探工作的重要性。

关键词：地铁 工程地质勘察钻探

中图分类号：U231文献标识码： A

前言： 在现代城市建设进程中，城市交通问题是城市发展的生命线。只有发展大运量、高速度、污染少、耗能少、安全准时、舒适的城市轨道交通，才是解决城市交通的最佳途径。自英国伦敦1863年修建第一条地下铁道以来，世界各大都市无一例外地修建了地铁。有的城市地铁承担了交通客运量的40％以上，它给世人展示了解决城市客运交通的方向。

工程地质勘察在地铁建设中具有非常重要的作用, 主要为工程建设的规划选址、可行性研究、设计、施工、运行、监测等提供工程地质成果资料。工程地质勘察工作的质量直接影响工程建设的质量、成本、周期和工程建成后的安全生产和运营。对保证建设方案及其实施的经济合理性具有重要意义。

而在工程地质勘察过程中，钻探是一种必需采用且非常重要的勘探方法之一，又是采取岩土样品和进行钻孔内原位测试必不可少的辅助手段，钻探技术是工程地质勘察资料准确性的必要条件，因此应高度重视地铁建设工程地质勘察过程中的钻探技术工作。笔者结合自己在沈阳地铁一号线、二号线工程地质勘察工作经历浅论地铁工程地质勘察钻探技术措施。

一、沈阳地铁一号线、二号线区域地质概述

在勘探范围内，该场地地基土主要由第四系全新统和更新统粘性土、砂类土及碎石类土组成. 自上而下依次描述如下：

1.第四系全新统人工填土层（Q4ml）

杂填土（①）：黑褐色、褐色，松散～中密，稍湿。主要由路面、碎石、混粒砂、粘性土及建筑垃圾组成，局部为素填土。

2.第四系全新统浑河高漫滩及古河道冲积层（Q42al）

粉质粘土（③-1）：黄褐色、灰褐色，可塑，稍湿～湿。稍有光泽，干强度中等，韧性中等。

中粗砂（③-3）：黄褐色、褐色，稍密～中密，湿。混粒结构，矿物成分以石英、长石为主，粘粒含量5%。

砾砂（③-4）：黄褐色，中密～密实,局部为稍密状态，湿～饱和，混粒结构,矿物成分以石英、长石为主。

粉质粘土（③-4-1）：黄褐色，可塑，湿～饱和。稍有光泽，干强度中等，韧性中等，。

圆砾（③-4-5）：黄褐色，中密状态, 湿～饱和。颗粒不均，亚圆形，磨园度较好。

3.第四系全新统浑河新扇冲洪积层（Q41al-pl）

粉质粘土（④-1）：灰褐色、黄褐色，可塑～硬塑，稍湿～湿。稍有光泽，干强度中等，韧性中等。

中粗砂（④-3）：灰褐色、黄褐色，稍密～中密，湿。颗粒较均匀，矿物成分以石英、长石为主。

砾砂（④-4）：黄褐色，中密～密实,湿～饱和，混粒结构,矿物成分以石英、长石为主。

4. 第四系上更新统浑河老扇冲洪积层（Q32al-pl）

粉质粘土（⑤-1）：棕黄色，锈黄色，橘黄色、黄褐色，可塑～硬塑，稍湿～湿。稍有光泽，干强度中等，韧性中等。

中粗砂（⑤-3）：橘黄、浅黄色、黄褐色，稍密～中密，湿。混粒结构，矿物成分以石英、长石为主。

砾砂（⑤-4）：橘黄、浅黄色、黄褐色，中密～密实，湿～饱和，混粒结构，矿物成分以石英、长石为主。

粉质粘土（⑤-4-1）：橘黄、浅黄色、黄褐色，可塑，湿～饱和。稍有光泽，干强度中等，韧性中等。

中粗砂（⑤-4-3）：橘黄、浅黄色、黄褐色，中密，湿～饱和。混粒结构，矿物成分以石英、长石为主。

5.第四系中更新统冰积层（Q2gl）

泥砾（⑦-1）：黄褐色、浅黄色，中密～密实状态, 湿～饱和。颗粒不均，颗分结果以圆砾及砾砂为主，局部为粉质粘土。

泥砾（⑦-2）：黄褐色、浅黄色，密实状态, 湿～饱和。颗粒不均，颗分结果以砾砂及粗砂为主，含砾石，局部为粉质粘土。

二、明确钻探技术要求

严格执行《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB50307-1999中钻探、取样要求。

三、合理选择质量钻具

地铁工程地质勘察土工试验是通过测试岩土试样从而得到岩土的力学、物理性质以及动力性、渗透性等各项指标。为地铁工程设计提供参数，进而为后期施工提供重要的参考依据。对于室内土工试验结果影响最大的莫过于试样质量，岩土工程勘察试样主要系指Ⅰ级（不扰动）、Ⅱ级（轻微扰动）土样的采取。土样测试数据是岩土工程分析评价的基础，没有完整、可靠、适用的测试数据，一切分析评价都会功亏一篑。在钻探取样的过程中，土样会有一定程度的扰动，对测试成果的影响极大。因此合理的取样方法、规范的取土器是保证取土质量的主要因素。取土器完好程度、性能规格必须符合规范要求；取样管内壁清洁、光滑，不得存在锈斑或粘附土块；取土器衬管应保证形状圆整、内侧清洁平滑、缝口平接、盒盖配合适当。沈阳地铁工程地质勘察比较成功的质量钻具有：

1、真空取土器：采用上提活塞式接头，六边形芯杆与内六方配合，下接样管和取土钻头组成。是一种理想的取土器，适用在钻孔中采取部分流塑、软塑、可塑、粉土、粉砂一级、二级试样。

2、环刀取砂器：采用上提活塞式接头，六边形芯杆与内六方配合，下接取砂筒内装有八个土工试验环刀和七副隔环组成。不必开土,可直接做土工试验，活塞密封,取样率高. 适用于在钻孔中采取粉砂、细砂、中砂、粗砂和砾砂的一级、二级土试样,也可采取软塑、可塑的粘性土及部分粉土的一级、二级土试样。

3、单层岩心管钻具：由钻头、单层岩心管、真空变径接头组成。适用于完整、致密、稳定地层的金刚石、复合片、硬质合金钻进，简便经济快速。

4、双管钻具：由钻头、双层岩心管、变径接头组成。适于松软易坍塌地层钻进，钻进中可避免冲洗液对岩心的直接冲刷和钻杆中空水柱压力作用，确保岩心采取率和质量。

四、严把原位测试关

沈阳地铁原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、旁压试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、岩土波速、电阻率测试等。

1、静力触探、动力触探、标准贯入试验要严格执行岩土工程勘察规范要求，触探头、标贯器符合质量规定，操作方法正确、记录及时准确。静力触探孔至少距钻孔25倍孔径或2ｍ，触探试验宜在钻探前进行，试验时为减少零漂应定深调零。碎石类土采样难、岩心采取率低，相对软弱夹层很难发现，因此动力触探贯入过程中应不间断地连续击入，防止丢掉碎石土中相对软弱夹层，正确判定碎石土均匀性和密实程度，锤击频率应控制在15～30击/分。标准贯入试验试验孔应采用回转钻进、泥浆护壁，套管护壁底部应高出试验深度75cm。孔底沉渣厚度≯10cm。标准贯入器刃口应完好无损，以保证标贯数据真实。实验中应间断采取Ⅲ级砂样，其间距≯1.0ｍ。

2、 旁压试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、岩土波速、电阻率测试等要保证测试钻孔孔径规整、圆滑，泥浆护壁可靠，确保测试钻孔测试中不坍塌、不掉快。

五、合理选择钻进方法和钻孔结构

工程地质钻探采用DPP-100型汽车钻机或XY-1B型百米钻机施工钻进，为保证地下水位的准确性，初见地下水位以上采用锤击式冲击跟管钻进，为保证岩心质量地下水位以下采用单动双重管及单管回转钻进方法。

在粘性土中采用薄壁取土器采取Ⅰ级土样；在均匀的砂性土中采用环刀取砂器采取Ⅰ级土样。

钻孔终孔孔径不小于108毫米，并要保证原位测试动力触探、标准贯入试验、旁压试验的孔径要求。

六、结语

钻探技术工作是地铁工程地质勘察过程中的重要内容，其质量直接影响工程地质勘察工作的成果，对合理进行地铁工程设计、保障工程质量起决定作用。以上只是本人在沈阳地铁工程地质勘察实践经验的粗浅总结，抛砖引玉，不当之处，敬请批评指正。

参考文献：

[1]刘广志.中国钻探科学技术史 地质出版社.1998.

[2]王达 何远信 等 编著．地质钻探手册 中南大学出版社

[3]《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB－50307－1999