我國廣袤的環境和變化多端的地質條件為岩土工程勘察提出了嚴峻的挑戰。伴隨著現代科技的發展，應對各類地質環境的鑽探工藝相繼被研發。岩土工程勘察中鑽探裝置及工藝應該如何選擇呢，一起來看看!
1 鑽探裝置及工藝
岩土勘探利用鑽機控制鑽具從地表向地下鑽進，在地下形成圓柱形鑽孔，並通過鑽孔獲取處於不同深度下的巖芯、土、水樣品，送往實驗室分析取得第一手基礎資料的手段。岩土勘測綜合性強、工藝複雜，不僅對地層、測定界限要準確劃分，還要進行原位測試，原狀土採集。因此，鑽探技術的高低和鑽探方法的選擇對整個勘察的質量起決定性作用。
1.1 鑽探裝置
鑽探裝置是能夠完成鑽孔所必需的`一切技術裝備的總和，一般包括鑽機、鑽探用泵、空氣壓縮機、動力機和傳動裝置以及與之配套的鑽塔、擰管裝置等。按其裝載方式，可分為整體式和組裝式，前者依據可移動性而分為固定式、拖引式和自行式三種。依據岩土鑽探裝置用途可分為工程地質、水文水井、工程施工、巖芯和取樣鑽探裝置等。工程地質鑽探裝置常用於工業和民用建築、橋樑、道路和碼頭等基礎設施的工程地質勘察鑽進。水文水井鑽探裝置專門用於水文地質勘察孔和水井的鑽進。工程施工鑽探裝置用途繁多，特點各異。巖芯鑽探裝置和取樣鑽探裝置能夠在岩石、土層或混凝土結構中鑽進取樣勘察。
1.2 鑽進方法
鑽進方法是指在鑽探或鑽井工程中，向地下鑽進時，破碎孔/井底岩石所採取的一切方法和技術總稱。依據鑽進工藝可分為：正迴圈迴轉鑽進、反迴圈鑽進、振動鑽進、螺旋鑽進、衝抓錐(鬥)鑽進、潛水鑽進、衝擊鑽進。按鑽進時是否採取巖芯，又可分為取芯鑽進與不取巖芯鑽進。按回轉鑽進時破碎岩石所使用的磨料，又分為硬質合金鑽進、鑽粒鑽進和金剛石鑽進等。
2 不同地層的鑽探工藝
2.1 粘性土(可塑偏軟/硬粘性土)
針對軟弱粘性土強度低、壓縮性很大且滲透係數很小、觸變性及流變性大等特點，可採取重錘衝擊鑽進和長/短螺旋鑽進，如果鑽探環境位於地下水位以下，可採取套管螺旋鑽進或衝擊迴轉鑽進。重錘衝擊鑽進效率比較低，且對孔底附近一定範圍內地層有擾動。螺旋鑽進通過電動機帶動螺旋鑽桿在鑽壓作用下使鑽頭回轉吃入地層，將地層按螺旋線逐步切削，切刮下的土質碎屑沿螺旋葉片上返到孔口，該方法鑽進效率高且不用清洗裝置。長螺旋鑽進直徑應小於1m，深度不超過15～20m之間。短螺旋鑽進屬於非連續型鑽機，較之長螺旋鑽效率稍低，其孔徑多在2～3m內，鑽進深度一般小於30m，最深不超過50m。衝擊迴轉鑽進對泥漿比例要求較高(表1)，避免水流將鑽進土層衝散混入泥漿。必要時可在回次終了時，停止送水，增加幹鑽進尺距離已獲得土層樣品，或採用雙動雙管取心鑽具。 對於硬塑狀粘性土，一般的螺旋鑽進在土的粘性較大時易發生埋鑽或鑽桿折斷的現象，且對土層擾動較大，應儘量選用小肋骨鑽頭，衝擊迴轉鑽進方法。衝擊迴轉鑽進技術分)液動、氣動和氣液混合動力三種，具有效率高、鑽具轉速低、鑽頭壽命長和孔內事故少等特點。液動衝擊迴轉鑽進以清水或泥漿形成高壓作為動力，鑽孔直徑一般為56-130mm，最大不超過400mm，鑽孔深可達800-1000m;氣動衝擊迴轉鑽進以高壓空氣為動力，鑽孔直徑介於65-228mm之間，最大可達到762mm。施工中，應先慢速鑽進，使鑽頭切入土層後改用中速轉進，可加快鑽進速度且鑽具提升阻力小。
2.2 砂層
該地層的鑽探工藝與砂粒粒徑有很大關係，且受地下水影響較大。螺旋鑽進適合砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細砂的地質環境，如果需深孔鑽進，可在施工後期換用小直徑螺旋鑽。粉細砂雜粘性土情況下，應降低鑽速，減小鑽進壓力，泵量調整至適中。回次終了前，應以泥漿清洗鑽孔，將孔內懸浮的粉細砂帶入泥漿池後方可停泵，減小沉砂卡鑽事故發生的機率，停泵後幹鑽0.3-0.5m，確保岩心不脫落。對於中粗砂、礫沙以及地下水位以下的沙土，一般採用品字形硬質合金鑽頭，低轉速，灌漿泵吸反迴圈鑽進，過程中需不斷浮動鑽具，慢提快放，形成空底反迴圈(其推薦引數可見表1)。因鑽頭外徑略大於巖芯管，所以能很好地約束巖芯管，確保巖芯的原始結構。沒回次終了前，以泥漿清洗鑽孔，去除空中懸浮粗、礫沙，防止沉砂卡鑽。最後停泵幹鑽0.2-0.3m，停止浮動鑽具精細乾燒，防止鑽孔周壁坍塌造成廢孔，並帶出巖芯樣品。
2.3 卵石層
該層鑽探工藝受地層厚度、密實度、含水率和粘性土填充情況影響，不同地層情況應選用不同鑽探工藝。地層厚度不大時，可採用泥漿護壁迴轉鑽進，地層厚度大，粘性土含量低時可採用跟管鑽進。跟管長度3-6m，鑽速30-60r/min，儘量保證進尺的連續性和順利性。地層密實度較高時，可採用迴轉鑽進，為防止孔壁坍塌，可採用投入粘土球的方法，對孔壁進行暫時保護。出現塌孔現象時，應加大泥漿濃度或鑽進一定深度後，拔出鑽具，放入跟管繼續鑽進，鑽速以20-40r/min為宜，對於套管中可能留有卵石，導致絲扣脫滑現象，可採用反絲套管。
