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钻探技术在公路地质勘察中的运用

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：于际凯李宁王丹志汪洁晶

[导读] 摘要：当前，我国地质勘察工作获得长足发展，促使钻探技术得到广泛应用，尤其在公路项目地质勘察方面。

        徐州市水利建筑设计研究院江苏徐州 221000
        摘要：当前，我国地质勘察工作获得长足发展，促使钻探技术得到广泛应用，尤其在公路项目地质勘察方面。保证勘察质量，可以为公路设计等方面提供准确数据，进而提高设计合理性。所以，应该将钻探技术效能充分发挥处理，为勘察工作提供技术保障。本文结合S工程实例，对勘察目的与相关技术标准进行简单较少，简单分析钻探技术应用情况，并提出几点保证钻探技术应用效果的策略。
        关键词：钻探技术；公路工程；地质勘察
        前言：在公路工程岩石层、土质测试中，钻探技术属于关键技术手段，能够获得准确的地质数据。然而开展地质钻探工作时，经常发生孔内事故，对钻孔作业产生一定影响，同时影响钻探工程进度和质量，使得该环节财力、物力等投入增加，在增加施工成本的同时，还会延长工期，影响施工效率[1]。
        1 工程概况
        S工程位于丰县经济开发区，以下为主要建设内容：①DC路为新修主干路，长度为北环路至南环路距离（4900m），桩号是K+000-K4+886，其红线宽度为40m。②排水工程。新修主干路两侧需要进行排水系统建设，主要形式为箱涵与管道相结合，涵盖三段箱涵，位于K0+660-K1+650（YH桥—BY路），K2+880～K3+270（HY路—ZY大道），K2+880（DC路），设计埋深6m。其余采用明挖敷设方式，埋设为4m。③新建项目还有过路涵、出水闸、泵站以及桥梁。我公司接受徐州市市政设计有限公司委托，承担S工程岩土勘察工作。
        2 勘察目的和技术标准
        （1）勘察目的。①了解管线、道路沿线与建设现场地形、水文以及环境等特征，借助地质调查全面收集地震地质以及区域地质等材料，研究其结构稳定性，并科学评价建设现场地质危险性、适宜性以及稳定性等指标。②了解管线、道路沿线和建设现场地岩土层空间分布、成因、工程特性、地质年代、埋藏深度以及结构类型等，并对地基均匀性、稳定性以及场地稳定性等进行科学评价，进而为地基设计、处理、建筑物抗浮等环节提供准确岩土参数。
        （2）技术标准。本次勘察工程主要遵循以下标准：GB 50021-2001（2009年版），GB 50007-2011，GB 50191-2012，GB 50223-2008，GB/T 50585-2019，GB 50424-2007，GB/T 50123-2019，GB18306-2015，DGJ32/TJ 208-2016，TG C20-2011，CJJ 56-2012，SL 326-2005，CECS 99:98，JGJ/T 87-2012，CJJ 166-2011以及苏K01-2011等。
        3 钻探技术应用
        3.1钻探
        在S工程地质勘察中，主要选择全孔取芯与回转钻进方法开展钻孔作业。第四纪选择肋骨合金钻头与岩心挂单管钻具开展清孔以及钻井等作业，规格分别为φ130/110mm、长度≤2m。若是发现基岩会选择金刚石钻头开展钻进工作，循环液选为优质泥浆，钻孔的钻进规程是小泵量、无泵、低速与轻压，无泵干钻取芯，确保钻孔弯曲度以及钻具回转过程中保持良好稳定性。将提下钻速度降低，并减少抽吸压力，促使孔壁更加稳定。对各个回次钻进的进尺进行准确控制，在钻进过程中，积极对孔内进行清扫，并修复孔壁，确保孔壁规则、圆滑，避免发生缩径以及螺旋孔壁等不良问题，在开展钻进施工时，保证压力与转速均匀性，禁止突然增加或是减少[2]。对于孔内情况需要时刻观察与判断。特别对于不返浆、漏浆、掉钻以及塌陷等突发状况，对于各个孔洞情况需要展开详细记录，同时认真记录异常情况，科学判断是否存在较大夹杂物，进而对地层情况进行充分反映。最后最终孔进行封孔处理。

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        3.2取样
        结合现场具体地层情况，选择锤击法进行上部土层取土工作，对于软土层则选择静压法开展取土作业，样品规格为φ90mm，长度为200mm，样品等级是Ⅰ级与Ⅱ级。对初见水位进行测量，完成终孔钻探1d之后，开展精致地下水位测量工作。
        土壤化学分析取样，基于土壤污染源、建筑位置以及采样场地调研情况进行土样采集，确保样品具有良好代表性。取样深度设定为1m，并保证高于地下水水位。
        水样，基于水质变化、水的来源以及采集现场调查情况，开展水样采集工作，确保杨平具有良好代表性。
        4 钻进过程出现的问题以及解决策略
        4.1缩径、沉渣问题和解决策略
        0-80m孔段选择优质泥浆，其配合比为150ppmPHP，0.4%KHm，6%预水化膨润土。在钻进50m深之后，发现孔底出现大量沉渣，导致钻具出现严重磨损，提升阻力增加，钻具难以到达规定位置。对其原因进行分析之后，发现丰县地区出现了严重的地层缩径问题，具有丰富的地下水。泥浆与地下水融合之后性能发生变化，黏度快速降低，循环效果出现问题，进而产生沉渣[3]。
        （1）改进泥浆性能。结合地层特性以及技术条件，对泥浆配比进行优化，100ppm80A-51添加剂、0.2%CMC、0.5%碳酸钠、0.5%人工钠土。其中，80A-51添加剂为聚丙烯晴、聚丙烯酰胺以及其他材料复合材料，在堵漏方面具有良好应用效果。钻进作业中泥浆比重为1.11左右，黏度在26.5s左右，失水量不超过10mL/30min，PH值在9左右，含沙量低于4%。
        （2）强化泥浆管理。通过槽长坑多以及旋流除砂机等方法是对泥浆进行净化。①泥浆循环长度应该在20m以下，内宽为235mm左右，高度为220mm，坡度在1/90左右。②将挡板设置在槽中，间距为05m，与槽底之间的距离为50mm，将下挡板高度设置为100mm，在槽底部位直接进行安装。③设置2个沉淀池与1个水源箱，规格均为1m³。
        施工过程中通过改善泥浆循环系统，使得除砂效率得到进一步提升，钻具磨损问题得到一定缓解，该改进之前清孔频率为1次/15m，选择膨润土泥浆之后，可以保证钻具充分到底，下降与提升钻具过程中再没有发生阻碍问题。
        4.2垂直度保障问题
        该工程地质勘察工作需要确保垂直度满足要求，保证勘测结果准确性，进而为后续设计、施工等环节提供准确的数据保障。对此主要采取以下措施。①正式开钻前，认真检查相关设备安装质量，确保钻机底座安装牢固，整体平稳周正，天车、立轴与孔口需要保持一条线，禁止立轴旷动。②钻进过程中，保证合金钻头锋利性，保证主动钻杆摆正，控制转速，保持均匀压力，同时，在钻孔深度增加过程中对岩心管加长，保证粗径钻径在3m以上。③钻进过程中选择φ89钻铤进行加压，尽量不要使用钻机油缸。④在遇到卵砾石层时，需要保证粗径钻具超出6m，并保证合理加压。⑤扩径过程中，应该使用内导正器，在换径过程中，若是钻具外检与套管间隙在10mm以上，粗径钻具应该和外导正器相结合。⑥没钻进50m之后就应该测量一次斜度，若是发现倾斜度超出标准变为需要及时予以纠正。
        结语：总之，通过应用钻探技术，能够充分保证公路项目地质勘察质量。并且在我国科技快速发展过程中，勘察技术也得到较大发展，一些新兴技术开始用于勘察施工中。而钻探施工在地质勘察中属于重要环节，所以需要科学运用勘探技术。最后，希望能够通过本文研究，为相关企业与人员提供参考。
        参考文献：
        [1]杨政发. 钻探技术在工程地质勘察中的应用研究[J]. 中国金属通报, 2017(9):95-95.
        [2]梁彦. 地质勘察中钻探技术的方法以及应用探讨[J]. 西部资源, 2019, (04):91-92.
        [3]陈家斌. 钻探技术在地质勘察工程中的应用研究[J]. 商品与质量, 2018, (26):238-238.