岩土工程勘察中钻探工艺探讨

寻怀军

（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南 长沙 410007）

1 岩土工程勘察钻探的特征

很多岩土工程都是位于岩溶地区，其地质条件不仅比较坚硬，也比较复杂特殊，这使得在对岩土工程进行勘察钻探时难度系数较大，因此，在进行勘察钻探的时候，要得到技术的支持，否则，勘察钻探工作很难进行下去。之所以会对岩溶地区的岩土工程进行勘察，最主要的原因就是，对岩溶地区的岩溶化发规律进行了解，充分了解岩溶地区的分布规律和密度以及规模，从而提高岩土工程的可行性和可建设性。对于岩土工程来说，其所在位置是否合适，与地质条件有着直接的关系，而勘察钻探工作则可以帮助施工单位更加了解地质条件，看岩土工程是否适合建设在该区域内。要想达到岩土工程勘察钻探的目的，光靠人为力量是无法实现的，还必须借助与时俱进设备、仪器、方法的帮助。技术人员需要和岩土工程的实际情况以及岩溶地区实际情况相结合，根据顺序展开勘察、分析，从而掌握到更多的地质数据，也可以从数据中分析得出岩溶地区对岩土工程的影响和危害等，便于施工单位快速做出决策[1-3]。

2 工程勘察工作中钻探工艺的合理选取

工程勘察工作中包括岩土深层勘察工艺，针对深层次岩土层进行实际勘察，就要应用合理的钻探工艺，利用钻探工艺对岩土层进行钻孔，最终实现岩土层钻探设计合理，也能够保证岩土层勘察数据资料获取有效。而在实际的勘察工艺实施过程中，发现岩土层种类不同，其内部结构不同，需要采用不同的勘察钻探工艺，以保证钻探数据获取精准，同时也是为了保证后续的工程勘察施工更加合理。在当前，随着工程勘察设计单位逐渐发展，其在具体的工程勘察中总结了钻探工艺选取经验，针对不同的地质情况选取不同的钻探工艺，促进工程勘察工艺合理实施。以下是对不同地层勘察钻探工艺的总结。

2.1 粘性土层钻探工艺分析

粘性土层是工程钻探工艺实施中经常遇见的土层，在工程具体实施过程中，针对钻探工艺进行合理的选取，应该针对粘性土层的特点进行合理分析，并合理的选择施工钻探工艺。在工程钻探工艺选取过程中，粘性土层钻探一般选择回转钻进方式进行钻探或者选择重锤冲击钻方式进行钻探，以保证钻探工艺良好的实施。粘性土层与其他土层特性相比具有渗透系数相对较小、土层压缩性能高的主要特点，其土层特点造成了自身强度性能相对偏低的问题，所以在实际的钻探工艺选取过程中，适合选择回转钻进方式。尤其是在水位高度高于钻探地区的情况下，非常适合应用回转钻探工艺，以保证钻探工艺实施更加合理，最终提升钻探工艺质量。另外，在粘性土层实施钻探工艺的过程中，施工中要想对工程地质水文状况进行良好的了解，可以选择重锤钻探工艺。但是，与回转钻进施工工艺相比，重锤钻探工艺实施钻进效率相对较低。所以，在粘性土层进行钻探工艺实施过程中，一般选择回转钻进工艺进行钻孔勘探，以保证钻孔勘探更加合理。

2.2 砂卵石层钻探工艺分析

砂卵石层也是工程勘察过程中的常见土层，对砂卵石层进行地质工程勘察过程中也应该注重勘察钻探工艺的合理选取。在砂卵石层钻探工艺合理选择的过程中，应该根据土层不同情况选择合理的钻探工艺。在砂卵石层钻进勘察工作实施过程中，发现钻进勘察工作中存在有土层厚度较大、泥沙质量相对较低问题时，可以适当调整砂卵石层钻进工艺，一般此情况下选择跟管钻进工艺进行钻进勘察，以保证钻进勘察工作开展更有效率，也能够在最大程度上提升钻进工艺实施质量，保证钻进工艺实施效果，也能够促进工程勘察工作实施更加高效。在钻进工艺实施过程中，也会遇到砂卵石层较薄的问题，所以在实际的钻进工艺选择过程中，应该针对性选择泥浆护壁回转钻进方式进行钻探，在实施钻探的过程中，对土层进行一定的保护，从而保证土层钻探施工更加有效，也能够在最大程度上提升钻探工艺效果。砂卵石层钻进勘察工作中，同时也会出现土层紧密性强情况，而在此情况下采用到回转钻进方式不够合理，一定程度上会造成孔壁损害问题，并且实际的钻进工艺实施过程中，也应该注重钻进工艺控制效果，在钻进具体实施中做好泥浆保护，合理控制钻进厚度，最终提升钻进质量。综上所述，在砂卵石层钻进勘察工作中，根据施工中土层紧实情况不同选择泥浆护壁钻探工艺或者跟管钻进方式进行钻进更为合理。实际工程勘察工艺实施过程中，针对性采用不同钻探工艺，能够保证钻探工艺实施合理，也可以保证工程勘察更加有效[4,5]。

2.3 软土层钻探分析

在对岩溶地区岩土工程进行勘察钻探时，无论是使用什么方法进行钻探，其进尺的速度都应较快，如果在遇到土洞的时候，难免会遇到掉钻情况，这也意味着，在不施压或者转动的情况下，只需要自己的力量就能够下落。通常情况下，淤泥并没有上面塑造性可言，质量也比较软，当施工在提钻后，孔洞可能会出现缩径现象，这种现象是正常的。而在这时候，二次下钻的深度不应比第一次多，如果孔洞里面的填充物较少，那么，孔洞中的空间相对而言就要大一些，在进行二次下钻的时候，则会使得孔位发生偏差，如果孔洞已经被填充物占满了，那么，钻探到这个位置时就会有很多水流出来，会导致孔洞塌陷，还会改变地下水的水位。因此，在对软土层进行钻探的时候，施工人员就需将钻具更换成为肋骨钻头，从而扩大直径，而为了避免出现塌陷现象，就需使用管套保护孔壁。

3 工程勘察工作中钻探工艺的合理应用

3.1 工程实际概况介绍

本工程为M市道路施工，其道路施工中设计道路为1级主干道路标准，道路施工速度限制在80公里/小时、施工中设计施工标段K1+136-K1+906,施工道路全程达到8.6km左右，道路施工中还包括有0.7km引桥，为了保证本工程施工更加合理，在实施的施工过程中，工程施工单位进行了合理的地质勘察工艺控制，以下是本工程地质勘察钻探工艺的合理选取要点总结。

3.2 工程地质岩性分析

上文提及，在工程地质勘察中，钻探工艺实施非常关键，一定程度上决定了施工质量。而在钻探工艺实施之前，应该对工程施工地区的底层岩性进行合理的分析，通过底层岩性分析，而选择不同的施工工艺，保证施工工艺合理有效。以下是对M工程施工地区地质岩性分析总结。在实际的勘察中，针对M地区工程地区岩性进行实际勘察，主要包括第四系松散层以及粉砂质泥岩层两部分，以下是对两部岩层具体总结。

（1）第四系松散层分析在M工程中，粉质黏土、粉砂及卵石是土层的主要结构，其主体土层相对比较松散，并且整体厚度相对较大。卵石土层是本土层的主要结构，土层相对饱和、并且包括石英等成分，中部卵石土层性质较为坚硬，并且不易破坏、在实际测量中发现，其卵石土层厚度达到7.20m～16.80m，平均厚度也达到11.8m左右。第四系松散堆积层中还包括有粉质黏土层结构、实际的施工勘察中发现黏土层厚度达到3.80m～6.90m左右，其平均厚度能够达到5.6m左右。

（2）粉砂质泥岩粉砂质泥岩层也是M工程施工过程中的重要组成部分。在粉砂质泥岩层中主要包括灰绿色粉砂质泥岩层以及棕红色颜色，岩层厚度适中，实际控制厚度在29.00m～45.70m范围之内。工程实际施工勘察过程中，对粉砂质泥岩层的质量指标RQD值进行勘察计算，其指标达到55～70，并且岩层主体相对比较完整，自身硬度不强，容易被击碎。通过对M工程施工进行合理的地质勘察，能够保证钻探工艺选取合理，也能够保证具体工程勘察更加有效。

3.3 工程钻探工艺实施分析

通过对M工程进行实际的地质勘察，能够对钻探工艺进行合理的选取，而所在钻探工艺设计中，应该根据施工地土层情况，分析钻探工艺实施难点，以下是本工程施工中，对钻探工艺施工难点进行有效控制。本工程钻探工艺施工中的地质钻探难点，其主要是由于复杂的地质条件引起，工程钻探工艺设计中发现M工程区域地下水状况相对比较复杂，并且存在有堆积层，其主要包括粉砂层、卵石层等，其卵石层堆积厚度相对较大，可以达到16.8m左右。本工程钻探工艺施工设计中的地质钻探难点包括水文情况，其工程施工中要涉及到0.7km引桥工程，桥下为A河，施工钻探中容易造成水文变化，并对施工区域的地质情况造成一定的影响。并且在实际的钻探工艺实施过程中，也很容易引起垮孔、卡钻，机械磨损等问题，增加了钻探工艺的实施成本，对于钻探工艺成本控制也产生了一定的问题。工程钻探工艺实施对于工程地质勘察工作良好展开有非常重要的意义，而根据本工程地质土层情况以及钻探工艺实施难点，设计钻探工艺技术为跟管钻进工艺，通过跟管钻尖工艺的合理实施，保证钻探工艺实施更加有效。

3.4 工程钻探工艺技术控制要点

工程钻探工艺实施过程中，应该对工程施工特点进行有效的控制，具体包括以下几方面内容：

（1）钻探工艺钻头工艺设计控制根管钻进工艺实施中，应该针对根管钻进工艺进行合理控制，本工程钻进工艺主要包括以下几方面设计内容；钻探工艺实施中对钻头和钻管进行了合理的选择，其中钻头选择为Φ127mm口径金刚石钻头，而钻管尺寸分别选择为130mm以及110mm，通过合理的钻头设计，保证钻探工艺实施更有效果。钻探工艺实施中，还对钻探钻头进行了有效的处理，利用废旧磨损钻头,在钻头前端钻孔解决钻探工艺中的清空问题，促进钻探工艺实施更加有效。钻探工艺实施过程中，对循环液进行了合理的选择，其中SM植物胶浆液是本钻探工艺实施中的主要循环液，能够促进孔壁稳定，对后续的钻进施工有非常重要的作用。

（2）钻探工艺泥浆工艺控制钻探工艺施工过程中，应该针对泥浆进行有效的控制，能够保证钻探工艺施工更加合理。本钻探工艺实施过程中，针对泥浆进行合理选择，选择M植物胶与膨润土进行混合配比制作成泥浆，在实际的泥浆配比过程中分别选择膨润土浓度以及SM植物胶浓度达到5%和0.8%，另外实际泥浆配比过程中还加入了定量的羟甲基纤维素（CMC），从而保证泥浆配比控制合理。

（3）钻探工艺漏浆问题处理在工程钻探工艺实施过程中，泥浆漏浆问题是主要的问题之一，在M工程钻探工艺实施中，为了控制钻探工艺实施流程，做好漏浆问题处理。膨润土和CMC混合而成浆液，并将混合浆液注入到实际的钻孔当中，能够防止孔壁漏浆问题发生，促进钻探工艺合理实施。

（4）钻进工艺规程参数设计钻探工艺实施过程中，应该针对钻探参数进行合理控制，其中包括转速控制以及钻压控制两方面内容。其中转速控制在250-300r/min以内，而钻压控制在4-7KN左右。通过合理的参数设计，保证钻探工艺实施更加有效。

4 结语

综上所述，很多岩土工程都是位于复杂的岩溶地区，其地质条件比较复杂特殊，在进行勘察钻探的时候，要应用适合的勘察钻探，才能达到岩土工程勘察钻探目的。本文笔者从钻探参数设计、钻探工艺漏浆问题控制、钻头选择以及泥浆工艺控制四个方面阐述了工程勘察中钻探工艺的控制要点。希望能够对工程钻探工艺的合理实施有所帮助。