浅议岩土工程钻探质量应注意的问题

耿志明

摘要: 从工程实际出发,对岩土工程中钻探方法、取样以及岩土野外地质编录内容进行归纳总结,并阐述岩土工程钻探在工程勘察工作中的重要性。关键词:工程地质钻探;取样;地质编录;重要性 钻探目前仍是岩土工程勘察最重要的手段,野外取样、野外地质编录是取得第一手地质信息资料的最基本、最基础的工作方法,能否高质量的对各种地质现象、地质信息进行准确的全面的描述,直接关系着岩上工程勘察成果的质量,所以这是一项非常重要的工作。其成果是进行工程地质评价和设计、施工的基础资料,钻探质量的高低对整个地质勘察的质量起决定性作用。工程勘察工作中的钻孔,往往孔深较浅,而且在城市建设工程勘察中,多遇的是第四系的松散堆积物,下面就第四系的松散堆积物中工程地质钻探的几个问题进行简单探讨。

1 工程地质钻探1.1 钻探方法的选择。选择钻探方法应考虑地层特点及钻探方法的有效性;能保证以一定的精度鉴别地层,了解地下水的情况;尽量避免或减轻对取样段的扰动影响。城市建筑物多在地形平坦、第四系松散堆积物发育的场地,可采用汽车钻及l00型以上台钻进行钻进。

对要求鉴别地层和取样的钻孔,均应采用回转方式钻进,取得岩土样品。遇到卵石、漂石、碎石、块石等类地层不适用于回转钻进时,可改用振动回转方式钻进。在地下水位以上的土层中应进行干钻,不得使用冲洗液,不得向孔内注水。在地下水位以下的饱和软粘性土层、粉土层和砂层中宜采用泥浆护壁。1.2 回次进尺要求。钻探过程中应控制回次进尺,一般不宜超过1～2m。在土层中采用螺旋钻头钻进时,应分回次提取扰动土样。回次进尺不宜超过1.0m,在主要持力层中或重点研究部位,回次进尺不宜超过0.5m,并应满足鉴别厚度小至20cm的薄层的要求。在水下粉土、砂土层中钻进,当土样不易带上地面时,可用对分式取样器或标准贯入器间断取样,其间距不得大于1.0m。取样段之间则用无岩芯钻进方式通过,亦可采用无泵反循环方式用单层岩芯管回转钻进并连续取芯[1]。回次进尺不宜超过2m。

1.3 岩芯采取率要求。粘性土、粉土必须大于或等于90%;砂类土必须大于或等于70%;碎石类土必须大于或等于50%。2 取样2.1 取样方法的选择。采取原状样时应采用专用薄壁取土器,宜采取连续的静压方式取土,土样贯入取土器,贯入速度不小于0.1m/s。2.2 取样要求。取样钻孔必须圆直,孔径应比取土器外径大1～2级,并不得有缩颈、塌孔现象;取土器入土长度不宜过长,对于粘性土不应大于其直径的3倍,软土不应大于其直径的4倍;取土器进入预定深度后,应将取土器回转几圈,使样品底端切断后再提出取土器;土样筒取出后必须擦拭干净,不得进水和松开,用刀将土样两端削平并盖上土样盖;土样、岩样应现场密封(胶带)贴好标签,标明土样野外定名、钻孔编号、深度及工程名称。

2.3 原位测试。标准贯入试验:饱和粉土和砂土,应进行标贯试验,测试深度为地面以下20m。标准贯入试验应在贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数(日志中应分别记录10cm的锤击数),累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数。

重型动力触探:碎石类土采用重型动探确定密实程度,层厚时每2m取一扰样样,层厚小于0.5m应详细记录。重型动力触探应在清除孔底残土后进行,试验时分别记录每打入10cm的锤击数(日志中应分别记录10cm的锤击数),每次试验至少连续打入50cm。贯入过程中应不间断地连续击入,锤击频率应控制在15～30击/min。

3 地质编录3.1 基本要求。钻孔地质编录应按规定格式由经过专业训练的记录员在现场及时填写。记录内容应准确、齐全。字迹清晰。钻孔记录为原始记录,用铅笔填写,不得涂改。钻探记录应在钻探进行过程中同时完成,记录内容应包括钻进过程及岩土描述两部分野外钻探记录。钻探现场记录表的各栏均应按钻进回次逐项填写。在每个回次中发现变层时,应填写分层标签。

3.2 钻进过程记录内容。使用的钻进方法、钻具名称、规格、护壁方式等;钻进的难易程度、进尺速度、操作手感、钻进参数的变化情况;孔内情况,应注意缩径、回淤、地下水位或冲洗液位及其变化等;取样及原位测试的编号、深度位置、取样工具名称规格、原位测试类型及其结果;岩芯采取率、RQD值等;其余异常情况[1]。

3.3 岩土描述内容。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规定土的鉴定应在现场描述的基础上,结合室内试验的开土记录和试验结果综合确定。因此地层岩性描述不仅有外业编录(原始)如碎石土的颗粒形状、母岩成分、分化程度、充填物的性质和充填程度、密实度等;砂土的颜色、矿物组成、形状、密实度等;粉土的颜色、包含物;特性土的颜色、包含物、土层结构等。而且还有室内试验结果,如碎石土的颗粒级配(颗分试验);砂土的颗粒级态(粘性土)、摇震反应、光泽反直、干强度、韧性等的描述。碎石土密实度的野外、室内综合鉴定,《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002附录B对碎石土野外鉴别有明确的规定,另外还有根据动力触探来确定密度的方法等等,最后综合确定[2]。

从以上规定可以看出,碎石土、砂土地质编录侧重点在野外,而粉土、粘性土地质编录应结合室内试验结果综合描述的较多,所以一个好的工程技术编录人员应根据地层岩性的特点从室外到室内综合编录。

3.4 地质编录应重视的问题。工程勘察工作中的钻孔编录重点是鉴定和描述岩土的物理力学性质。工程勘察钻进中,尤其是碎石土,很难取得完整的岩芯,因而进度描述是区分地层岩性和同一岩性密实度的最直接的方法,这就要求编录应随施工进行,是动态的,不象探井那样可以下去仔细观察,有些钻孔(尤其是高层建筑)原位测试很多,能不能准确、到位的作各种测试直接关系着成果报告的质量好坏,因而编录人员应随钻探人员一起,认真、细心的观察和记录其钻探进度并详细的描述所取的岩芯。

在碎石土中钻进,由于多使用泥浆冲洗液,岩芯采取率往往较低,尤其是其中的充填物砂很容易被冲洗液带走,钻探编录往往很困难,因而钻进速度、钻杆跳动情况都是描述和确定各层界线的间接判断的一种标志,此时编录人员的实践经验显得相当重要。如稍有疏忽,便很容易将持力范围内的一些夹层漏掉,而这些夹层的顶面埋探、厚度、力学性质往往对工程性质影响很大。因而应在取心率低的地段多作原位测试,以了解其粒径的变化和力学性质的变化。

4 结论工程地质钻探是岩土勘察工作的重要环节,其质量直接影响岩土勘察工作的成果,对合理进行工程设计起决定作用。工程地质钻探质量必须重视。以上只是笔者简单认识,请同仁指正。