岩土工程勘察钻探技术探讨

【摘要】文章首先简述了岩土工程勘察钻探方法概述，结合岩土工程勘察钻探的现状，对岩土工程勘察进行了综合评价，并介绍了岩土工程勘察钻探技术，

从而确保岩土工程勘察的作用。

【关键词】岩土工程，勘察，钻探技术

中图分类号：S29文献标识码： A

一、前言

近年来，我国在岩土工程勘察钻探技术虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在行业快速发展的新时期，加强对岩土工程勘察钻探技术的探讨分析，对确保工程的质量有着重要意义。

二、岩土工程勘察钻探方法概述

1、勺型钻锤击干法掏土钻进方法

该种方法代表的钻机型号是SH30-2型工程钻机，采用钢丝绳、重锤孔内锤击，勺型钻提土，对于20m以上的各种土层、砂层、粒径较小的卵砾石土层，配合套管护壁，施工方法简便，能全断面取芯，岩芯采取率比较高，施工效率很高，特别适合地下水位以上，不允许使用冲洗液时采用，所以该设备和工艺用途广泛。不足之处在于该方法钻探深度有限，对土层有比较大的扰动，公认所采集的土样质量达不到二级，甚至有人提出要禁止使用该种方法。根据探井采集的土样和用该种方法采集的土样指标的对比分析，土样指标的差异性非常明显。

2、岩芯回转泥浆护壁钻进方法

该种方法代表的钻机种类比较多，常见的有GJ-100，ADPP-100汽车钻机等，因动力比较大，对于20m~150m的各种松散层、各种岩石等，配合泥浆护壁，施工方法简便，岩芯采取率比较高，施工效率高。能较全面地满足各种岩土和岩土工程勘察深度的要求，所以该设备和工艺用途也比较广泛。不足之处在于该方法必须使用冲洗液，对于地下水位以上采取天然状态原状土样时不适用。对于成分杂乱的杂填土、砂土等地层消耗较大，岩芯采取率比较低，容易漏掉厚度较小的砂土层。

3、其他的几种钻进方法

回转螺旋钻进方法，双管单动和双管双动钻进:冲击钻探、振动钻探、冲洗钻探:这几种方法因操作工艺复杂或不能采取原状土样，对地层扰动很大，所以很少采用。

三、岩土工程勘察钻探的现状

1、卡埋钻具与钻具折断

当遇到较大裂隙、溶洞时常被其中的原有充填物（溶洞泥、碎石等）卡埋钻具，当阻力较大或溶洞较大时，常发生折断钻具事故。

2、钻孔漏失与涌水

岩溶地区尤其是和半岩溶地区，通常钻孔漏水。在低洼地区多涌水。使钻孔无法用泥浆护孔。特大涌水止水难度大。

3、钻孔偏斜

当岩层倾角大，裂隙、层理发育并且软硬交错时（如有硅化带或燧石层），用常规钻进工艺方法往往钻孔易发生偏斜、影响钻孔质量。

4、岩矿芯采取率低

当岩层多溶洞、裂隙或钻遇构造破碎带和接触变质带，加上碳酸盐岩性脆，白云岩与大理岩有时呈松软粗粒结构时，用常规取芯钻进工艺都会影响岩芯完整度和采取率，同时，严重影响地质技术人员划分地层的准确性。

5、钻探场地地基失稳

如设备安装在很不稳定的岩溶地区（有第四系沉积、下伏地形极复杂，溶蚀面和裂隙与溶洞、破碎、漏失等），施工时机械振动，冲洗液将盖层（未下好表层套管）冲蚀，形成地基失稳或下陷乃至设备沉入井坑。

6、钻进效率低

当遭遇断层破碎带，特别是破碎的硅质灰岩，采用硬质合金钻进效率低，钻头寿命短，采用金刚石钻头钻进容易漏砂，时效低、甚至不进尺。

四、岩土工程勘察钻探技术

1、设备措施

选择适宜的钻头、取芯工具是保证岩芯采取率的前提。比如金刚石钻头，有高温烧结的和低温电镀两种工艺，因为金刚石的性质决定了它不能承受高温，高温烧结金刚石钻头是在800～1000oC的条件下成型的，现在有可靠资料证明，钻头中的金刚石有些是被烧炸裂了甚至表层炭化了。并且这种钻头的自磨性（自出刃）远远赶不上电镀金刚石钻头。电镀金刚石钻头由于工艺、配方各个厂家都是保密的，有些厂家甚至偷工减料，所以在挑选时也要当心。

2、工艺措施

砂层钻进：砂层钻进宜采用泥浆护壁。对粉、细砂层可用活套闭水接头单管、阶梯式肋骨硬质合金钻头泥浆循环钻进；中、粗、砾砂层可用方柱状硬质合金钻头或阶梯式肋骨硬质合金钻头灌浆无泵反循环钻进。破碎岩石钻进：易冲刷和松软的岩石可采用双管钻具或无泵反循环钻进；硬、脆、碎岩石应采用双管钻具或喷射式孔底反循环钻进。软土层钻进：软土层钻进宜采用活套闭水接头单管钻具和硬质合金钻头泥浆循环钻进，或螺旋提土钻钻进。

3、钻机场地处理

在石灰岩地区进行施工时，由于钻机安装不平、岩面倾斜、水上施工等，易发生钻孔偏斜等现象，在开孔时就要对施工场地进行处理，做到场地平整，把钻孔发生偏斜的概率降到最低。

4、钻机设备

设备配置工作是钻探施工的关键，能否达到优质高效，与设备的选用有着直接的关系，钻机系统配置的设备、管路在技术参数和性能上应满足石灰岩地区工程钻探的基本要求，同时应根据覆盖层和下伏基岩配备不同的合金钻头和金刚石钻头，并配备不同直径的套管，还应准备一些必要的打捞工具和泥粉，检查每台钻机的材料是否齐全，不齐全的不允许开工。

5、钻机操作人员的水平

对各施工机长及下属人员进行岗前质量、技能及安全培训，提高钻机操作人员的技术水平、经验及操作的规范性，在钻探施工工程中安排管理工作人员进行监督工作，确保钻探施工合理、安全、突发事件安全有效处理。

6、钻探施工现场处理及出现问题后的事故处理

开钻前，对附近场地进行平整处理，将钻机位置调平、调整，并对机座地面及平台进行加固，水上钻孔，采取打桩等固定钻机平台的方法，确保钻探前和钻探过程中钻机平台稳定，防止发生倾斜等；钻孔击穿空洞、溶洞顶板或所处岩层裂隙发育，连通性好，容易发生漏浆、漏水。当漏浆不严重时应及时增大循环水，必要时可在泥浆中添加护壁剂、锯末等增加泥浆相对密度；如果钻孔漏浆严重，应采套管跟进或安装多层套管、变径钻进等措施，及时止漏，如漏浆迅速来不及处理，应立即撤离钻机，防止地陷造成钻机倾覆。当发生卡钻事故时，需继续保持循环水的供给，同时应在缓慢旋转钻具时提升钻具，当此法不能凑效时，采用吊锤反打的方法慢慢提钻，并投黏土球以加大孔壁的维护。当岩层多溶洞、裂隙或钻进遇构造破碎带和接触变质带，在某些钻孔中取出的岩芯在数量上和质量上不能满足地质勘探目的和要求时，要采取相应措施，适当减小回次进尺，或者在溶洞内钻进时采用合金干钻钻进，但必须防止发生烧钻事故，以提高岩芯采取率。由于在不稳定的岩溶地区钻探，施工时机械振动，冲洗液将松散覆盖层冲蚀，或者是钻孔内土层被取出后，表层松散覆盖层沿溶蚀沟槽向钻孔内移动，形成地表塌陷甚至卡钻。为避免此类情况发生，在开钻时要下好井口套管，防止冲洗液冲蚀松散覆盖层导致地表塌陷。钻探完成后，要及时封孔，并在施工中随时观察场地的变化情况，确保人员、机具的安全。

7、工程钻探事故的处理

（一）、处理钻孔内事故的基本要求

在孔内事故发生后，必须尽快地进行处理。在处理事故的过程中，要防止事故的恶化，防止消耗大量的人力、财力。

（二）、处理钻孔内事故的一般方法

在设备能力允许的条件下，可用升降机配合滑轮组，强力提拉孔内受阻钻具。当钻具被卡埋时，可用提拉方法。利用吊锤打击的震动力，向上或向下打击事故钻具，击震法适用于浅孔处理挤夹事故。

五、结束语

随着地岩土工程勘察钻探技术的不断完善，钻探技术在岩土工程勘察中的管理将会得到更多管理者的重视，在技术不断发展的背景下，岩土工程勘察钻探技术管理工作将会发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[1]黄高.铁路工程地质钻探技术和质量要求，2003

[2]王达.钻探技术规范及质量标准，2008