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摘要:随着我国土木行业的快速发展,工程地质的勘察工作得到了极大进步,这也刺激了地质勘查中常用的手段钻探技术的提高。本文对钻探技术进行了简要介绍,并探析了其在道路桥梁地质勘察中的实践运用,以期对相关工作人员有所帮助和借鉴。
关键词:道路桥梁;地质勘察;钻探技术;实践运用
引言:
随着土木行业的迅速发展,地质勘察手段得到了长足的进步,而钻探技术作为工程地质勘察的一种常用的手段,即通过对岩石土质的测试获得地质参数,对参数加以分析推测地质组成的技术,在此过程中也得到了极大提高。来全面而准确地分析地质的情况,为建筑施工进行相关的指导。地质勘察工作可以使我们充分地了解相关土地的资料,对于施工工程的质量有很大的帮助,所以在道路桥梁的建设改造中,我们需要了解具体的土质情况,比如地基承载力,强度,以及与工程相关的土质力学指标,这时钻探技术发挥了相当重要的作用,需要我们充分地加以利用。
一、钻探技术的简要介绍
钻探技术是地质勘察的有效工具,是一项复杂的工程技术,具有多种钻探手段,如液动潜孔锤钻探技术、绳索取心钻探技术、反循环钻探技术、组合钻探技术等,每一种钻探手段都有其特点,在实践过程中我们需要考虑诸如成本、技术特点以及工程需要等多个方面。在综合考虑上述因素后,方能将钻探作业更好地应用到工程地质勘察中。
1.液动潜孔锤钻探技术。这是一种液动的钻探技术,利用泥浆泵冲洗液提供的能量来支撑钻探探头的往复运动,并提供一定频率的冲击载荷使其向下钻进。在我国使用较多,发展也较为成熟,可以很好地解决岩石坚硬时普通回转钻进钻探效率低,钻孔质量差的问题,但会出现成本较大,设备损耗等现象,所以我们在使用过程中应注意钻探工具设备的保养,减少仪器损伤。
2.绳索取心钻探技术。这是一种比较先进的钻探技术,利用钻孔内的专用钢丝的上下移动,减少钻头和钻具的提出与进入的频率,这样就大大减少了钻探过程所消耗的时间,同时减少了钻头钻具损耗,降低了相关工作人员的工作时间,提高了钻探效率。由于这种技术的适应性和便捷性,得以在我国大力推广使用,获得了显著的经济效益[1]。
3.反循环钻探技术。这种技术的应用较为广泛,分为空气反循环钻探和水力反循环钻探两种,前者利用空气的冲击力使潜孔锤撞击孔底岩石,并通过空气将岩石碎屑由钻杆中心通道带出,适用于干旱缺水地区,但由于是全孔碎岩,连续取芯,所以有不能反映真实的地层结构与构造的不足。而后者则是利用清水或者泥浆进行类似的操作,水力反循环钻探技术相对空气反循环价格较高一些,且工作效率不如空气反循环钻探,但是水力反循环能够完整地取出岩心,因此较空气反循环能获得更加完整的地质资料,在实践中也可以将两者混合使用,来取得我们需要的地质资料。
4.组合钻探技术。这是由以上三种技术加以组合的组合钻探技术,可能以上的某种操作技术无法完成我们既定的钻探任务,这时我们可以同时采取其他的技术来辅助我们完成,使其既能降低成本,又可以降低劳动强度。
二、道路桥梁地质勘察中的实践运用
钻探技术运用到道路桥梁地质勘察的各个方面,在具体的实践运用中,我们拿到一份具体的工程建设项目后,需要根据工程的实际情况制定适合的方案。一个工程项目通常是由多个学科交叉完成的,钻探环节只是工程项目的一个部分,主要由钻孔定位,下套管,制备泥浆,钻进工艺等四部分所构成。我们要根据工程成本,地层岩性,工程质量要求等确定所需使用的相应的钻探技术。
2.1工程项目。
某工程项目为乡镇河塘道路维修扩建工程,整个道路的长度12km,设计车辆限行30km/h,路基宽度为9m,路面类型为砂石混凝土,本段路线主要穿越河塘,需水上钻探,且行车为普通轿车小型车辆,所需地基承载力相对较低。
2.2钻探技术在道路桥梁工程中的应用。
在对实际情况作了具体考察之后,我们需要制定了相对应的施工方案。
(1)钻孔定位。钻孔定位通常由交通、测量工程等专业的人员完成,利用已经埋设好的控制点通过全站仪进行钻孔定位,主要的目的是使钻船、钻机等工具设备得以定位。陆上钻进由测量人员通过全站仪直接测放孔位,水上钻进则采用抛锚定位,有船首、船尾、多点抛锚等多种方式,具体操作是将钻船拖行到上游不远处带钻孔的位置,在船首将锚相对左右两侧大约50°左右的交叉夹角抛入水中,同时让钻探船缓缓向下游移动,行至定点时在船后及船首两个方向各抛入两锚,使船体得到固定,此后以测绳测定水深,记录孔口高程。每孔至少复核两遍,以保证孔位平面位置及高程的误差满足规范要求。
(2)下套管。在测设孔位后,则要开始下入相对尺寸的套管。水上钻进时,下完一个套管后,将其固定在钻台吊卡上,然后接续下一节套管。套管通过落锤敲动进入土层,发现套管入土比较困难时即可以停止工作。
(3)制备泥浆。泥浆比重1.05~1.10,粘度18s~25s,PH值8.0~10.0,泥浆的制备需要结合具体的土质,当塌孔严重时,可以适当的加大泥浆比重。泥浆采用优质膨润土,添加3%~5%的纯碱,搅拌20~30min,以保持泥浆的PH值,使其处于碱性的状态。泥浆具有防止钻进过程中塌孔,反渣,并有冷却钻具,减少其磨损,提高钻具使用寿命的作用,因此,泥浆质量是保证钻探作业顺利与否的重要因素。
(4)钻进工艺,在钻探钻进土层之前,我们需要考虑各种钻探影响因素,以选用相应的配套设备。第四纪软黏土,粉土层中选用复合片钻头,岩石中选用金刚石钻头。
①钻孔孔径
为鉴别和划分地层,孔径不宜小于75mm。
为采取原状土样,孔径不宜小于91mm;为采取岩石样品的孔径,对软质岩石不宜小于91mm;对硬质岩石不宜小于75mm。
②钻孔性质
路基、小桥、涵洞、通道、隧道钻孔均为控制性或技术性勘探孔;大桥、特大桥不少于1/2钻孔为技术性勘探孔。
③钻孔深度
一般路基按10~15m控制。如遇软土,路基、涵洞钻孔以穿过软土后2~5m控制;小桥、通道以有效深度(除去软土厚度)15~20m控制,在此范围内如遇岩石,则以进入微风化岩1~3m或弱风化层5m控制。
路堑边坡:一般按钻至设计路基标高以下3~5m控制,特殊情况可适当加深。
支挡工程:钻孔深度以进入弱风化岩3~5m为终孔原则或有效深度(除去软土厚度)20~25m控制。
大、中桥钻孔:一般情况下,硬质岩石,以钻入微风化基岩3~5m控制;软质岩石,以钻入微风化基岩5~8m控制;灰岩地区以钻入连续完整7.5m微风化岩为控制标准。若覆盖层厚,则以有效孔深(除去软土厚度)一般以40~45m并以进入可能桩尖硬土特力层为终孔原则。跨径大于50m的可适当增加深度。
三、结论
以上所述是个人对钻探技术及其应用的相关经验和见解。钻探技术对于地质勘察有很大的作用,同时对道路桥梁的建设维护也有重大的帮助。在钻探前,我们要做充分地调研,做好前期的策划,钻探过程中,我们要结合当地的具体情况进行钻探工作,这两个步骤的很好实施会对钻探的工程项目有很大的帮助。
参考文献:
[1]曹庆霞.基于地质工程勘察在工程设计施工中的作用探讨[J].低碳世界,2017,(10):84-85.
[2]曾庆斌.钻探技术在公路桥梁地质勘察中的运用研究[J].黑龙江交通科技,2016,(06):124.