关于选择钻探工艺方面探析

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1、关于选择钻探工艺方面探析　　摘要：本人作者根据自己多年的工作实践，结合土层的实际情况，在钻进方法的选择、钻具的选择方面进行了总结，以供同行参考。关键词：岩土；钻探工艺；勘察；随着我国国民经济建设事业的飞速发展，大规模的工业及民用建筑拔地而起。虽然不同领域的工程有着不同的工程规范，但是对地基的承载力和建筑物的沉降变形同样有着要求，因而提供准确无误的地质勘察资料作为设计依据是非常重要的。为了能够准确的确定岩土的物理力学指标及岩土特性，保证钻探质量就成为了关键。工程勘察主要是查明浅层地质情况，但是由于土层的性质变化较大，所以适合不同地层条件的钻探工艺是保证工程质量的决定因素。以下笔者主

2、要根据不同土层从几个方面来讨论钻探工艺的选取。1谈到钻探工艺，首先想到的是钻探设备的选取9钻探设备主要包括动力装置、钻机、泵、钻塔、拧卸工具等。钻探设备的选取主要的目标就是能够满足各种钻探工艺的要求，目前勘察领域主要是应用汽车钻作为主要的勘察设备，主要是因为汽车钻的工作效率较高。但由于场地原因也会采用台式钻机作为主要勘察设备，但是无论是选择哪种钻探设备对于工程质量没有太大影响，主要影响的是工程进度问题。因此，在工民建及电力设施的岩土工程勘察中，钻探设备的选择与钻探工艺的选取无关。然而在岩土工程勘察中对勘察质量有直接影响的是钻进方法的选择及钻探工具的选择。目前在岩土工程勘查中主要应

3、用的钻进方法为重锤冲击钻进、螺旋钻进和冲击回转钻进；主要的钻探工具为钻杆、钻头、岩芯管。以下主要针对不同的土层浅谈一下钻进方法的选择和各种钻探工具的选择。1.1钻杆的选取首先应定期检查钻杆保证钻杆的轴线的直线度误差小于0.1%；其次笔者建议在钻机应该配备两套钻杆，其中一套为直径42mm的钻杆，主要应用于软层、较硬土层的钻进及原位测试；另一套为直径50mm的钻杆，主要应用于硬层钻进，可以预防的钻杆折断和脱落。1.2钻头（包括岩芯管）的选取在目前岩土工程勘查中主要用的钻头类型为螺旋钻具和硬质合金取心钻具。钻具的选取主要由钻进方法所决定。螺旋钻具应用于螺旋钻进，硬质合金取心钻具应用于硬

4、质合金钻进。常用的螺旋钻主要分为长螺旋钻、短螺旋钻、环状螺旋钻、振动螺旋钻、套管螺旋钻和麻花钻。以下针对不同地层浅谈一下钻进方法及钻具的选取。9①软弱粘性土层及可塑偏软粘性土层：地下水位以上由于该土层强度较低，可采用重锤冲击钻进、螺旋钻进，最好选择长螺旋钻；如在地下水位以下，如孔深较浅建议采用套管螺旋钻，如孔深较深则需采用冲击回转钻进。由于长螺旋钻不需要循环液而且在软弱粘性土层中钻进效率高，而且取出的岩芯虽受扰动破坏，但仍可看到地层的天然结构状态，不影响对地层结构和状态的描述，也不影响判断土层的厚度和埋深。如采用冲击回转钻进，则应调配好泥浆比例，满足护壁要求的前提下尽量减小水泵流

5、量，避免由于水流较大将该土层冲散后混入泥浆，必要时需采用干孔卡取法取得岩芯。即在回次终了时，停止送水，干钻进尺一小段（实际工程中进尺有时可达到1米），利用未排除的岩粉来挤塞住岩芯，再通过回转将其扭断提出。或者采用双动双管取心钻具。为保证岩芯采取率，防止提钻过程中岩芯脱落，使用活动分水投球钻具，可以使干钻取芯获得更好效果。②可塑偏硬、硬塑及坚硬粘性土层：该层应采用冲击回转钻进，且钻具应选择小肋骨钻头，肋骨宜大于岩芯管1～1.4cm。肋骨钻头对粘性土的切削作用强，且对土层的扰动小，对土层的厚度和埋深的判断几乎没有影响，能保证土体的分层及原状样的提取的质量。9然而在实际的岩土勘察过程中

6、，为提高效率多数采用螺旋钻，由于该地层强度较高，实际上螺旋钻已经失去了它本身高效率的优点。因为长螺旋钻在实际钻进该层土的过程中，应注意螺旋距的选择，则在粘性较小的土层中，螺旋距应小些；在粘性较大的土层中，螺旋距可适当大些。但由于钻具与土体的接触面积大，在粘性较大时，因注意钻进速度及进尺，以防埋钻或者钻杆折断。该钻具对该土层扰动大，故在进尺及土的状态方面应特别注意。因此本人建议在硬质粘性土层中尽量采用冲击回转钻进，采用小肋骨钻头岩芯管取样。③砂层：砂层在钻探过程中主要考虑地下水的影响。在地下水位以上的砂层也要考虑砂土的粒径及砂土中的粘粒含量，粘粒含量较大的粉细砂可采用螺旋钻进，如果

7、孔深较深，可以在后期更换小直径螺旋钻。在地下水位以上的中粗砂、砾砂及在地下水位以下的砂土钻探一般采用品字形硬质合金钻头。钻头外径较岩芯管稍大，能很好的约束岩芯管，使其回转稳定保障岩芯的原始结构。但是为防止孔壁坍塌，需用泥浆护壁，泥浆的稠度视砂粒粒径的大小决定。如泥浆护壁不能满足要求时，需用套管跟进钻探，以防止孔壁坍塌造成埋钻、废孔的事故。④卵（碎）石层：该层主要应考虑其中充填物及地下水位。在地下水位以上且以粘性土充填为主的，粘性土含量较大的卵（碎）石层，因其粘结力较强9，粘土粒自