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探究如何提高城市地质调查工程地质钻探施工效率和质量

2020-05-12 441 上传者：管理员

摘要：工程地质钻探作为城市地质调查中一项重要的技术手段，主要目的是通过获取地表下地质资料为城市建设提供服务，基于此，本文结合野外施工实践重点对钻探方法选择、原状土样采取要求及工程地质编录的内容和应注意的问题三方面内容进行了阐述，以期能够提升工程地质钻探施工的效率和质量。

关键词：
原状土
地质编录
城市地质调查
工程地质学
工程地质钻探
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工程地质钻探是获取地表下准确的地质资料的重要方法。在城市地质调查中应用工程地质钻探，主要目的是为了准确划分不同土层，了解不同土层的结构、厚度等信息，并通过室内土工试验获得土的各类物理力学参数，进而为城市规划、各类建筑选址及城市地质三维模型建立等提供数据支撑与地质评价。本文结合“牡丹江多要素城市地质调查”项目工程地质钻探施工实践，主要围绕如何选择钻探方法、如何获取原状土样、如何进行工程地质编录三方面谈几点浅显体会，希望可以有助于提高工程地质钻探施工效率和质量。

1、工程地质钻探

1.1 钻探方法的选择

选择合理正确的钻进方法是成功获取原状土样的必要条件，既要能充分满足鉴别地层、保障取芯率及获取地下水信息等基本地质要求，又要能在兼顾钻进效率的同时，减轻或最大程度避免对取样层位的外界扰动，特别是在钻遇特殊性土层（如结构敏感土层）时应引起更多的重视。城市地质调查工程地质钻探施工时多在地势平坦，第四系覆盖的场地，且孔深多在200m以内，建议采用型号与钻进深度相匹配的汽车钻进行钻进，以提升施工效率。

按照《城市地质调查规范》（DZ/0306-2017）规范要求，在特殊性土层（如结构敏感土层）钻进时，必须使用回转式钻进，不得使用冲击式钻进。钻遇卵砾石类等不适合回转式钻进的地层时，可改用振动回转式钻进。采取全孔连续取芯钻进，应利用干钻在地下水水位以上的地层中进行钻进，不得使用冲洗液，不得向孔内注水。在地下水位以下的饱和土层中宜采用泥浆护壁，并注意在孔内保持足够的静水压力，防止因孔内水位过低而导致孔底软粘性土或砂层产生松动或涌起。

1.2 回次进尺要求

必须严格控制回次进尺，0~20m深度内回次进尺不超过1.0m，20~50m深度内不超过1.5m，50~100m深度内不超过2.0m，100m以下不超过3.0m，在主要持力层或重点研究部位，回次进尺不宜超过0.50m，严禁超管钻进。在水下粉土、砂土层钻进，当土样不易带上地面时，可用对分式取样器或标准贯入间断取样，其间距不得大于1.0m。

1.3 岩芯采取率及孔径要求

粘性土及完整岩体岩芯采取率不低于85%，砂类土不低于70%，卵砾类土不低于60%，风化带破碎带不低于65%。钻孔终孔孔径不小于110mm。

2、原状土取样

2.1 原状土的分级

根据取样方法和试验目的，《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）对土试样的扰动程度分为如下质量等级（表1）。不扰动是指原位应力状态虽已改变，但土的结构、密度和含水量变化很小，能满足室内试验各项要求。在钻孔取样时，用薄壁取土器采取的土样定为ⅠⅡ级；用中厚壁或厚壁取土器采得的土样定为Ⅱ-Ⅲ级；用标准贯入器、螺旋钻头或岩芯钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩试样皆定为Ⅲ-Ⅳ级。

表1 原状土分级表

2.2 取样方法的选择

采取原状土可根据施工地层实际情况合理使用以下方法（表2）。

表2 原状土取样方法表

2.3 取样要求

原状样：粘性土及粉土层中一般每2m取1个原状土样（土常规20cm），对于厚度小于1m的土层及有意义的夹层（如软土、淤泥质土等）也应该取样，厚度大于5m的土层可每隔2~3m取1个原状土样，100m以下原状样采取间距适当放大。0~30m深度内利用取样器采集原状样，30~40m深度内原则上用取样器采集原状样，40m以下采用回转方式采集原状样。原状样必须及时密封并粘贴标签，标签上注明钻孔编号、样品编号、取样深度、样品方向等信息。所取原状样置于柔软防震的样品箱中，避免在运输过程中因颠簸而改变其原有结构状态。

扰动样：标贯试验时采取砂土、粉土扰动样，钻探时在岩芯中采取主要砂层扰动样，应注意样品的代表性。样品用自封袋封装，标注钻孔编号、样品编号及取样深度，取样量不少于100g。

3、原位试验

城市地质调查应用的原位试验主要包括标准贯入试验、重型动力触探试验、十字板剪切试验、物探综合测井等。各类方法适用条件如表3所示。

表3 原位测试方法表

4、地质编录

4.1 岩土描述内容

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定现场对岩芯进行分层、描述，以工程地质编录为主，并结合室内土工试验得出的数据结果综合确定。一般情况下，砂土和碎石土的地质编录应在野外现场完成，而粉土与粘性土的地质编录应结合室内土工试验结果综合判定。

4.2 编录成果表达

钻探成果可用钻孔野外柱状图或分层记录表示；岩土芯样可根据工程要求保存一定期限或长期保存，亦可拍摄岩土芯彩照纳入调查成果资料。

4.3 地质编录应重视的问题

施工过程中钻遇碎石土，由于多使用泥浆冲洗液，通常情况下很难达到规定取芯率要求，给正常编录带来较大困难，不能满足编录的需要，遇此情况，编录技术人员应和现场施工人员一起仔细观察并记录钻探进度（如钻进速度与钻杆跳动情况），利用“进度描述”的方法来区分地层岩芯和同一岩性的密实度，这项工作对编录技术人员提出了较高的要求，不仅需要细心与耐心，而且需要大量的实践经验积累，如果经验不足稍有疏漏，就很容易将持力层范围内的一些重要夹层漏掉，而这些夹层的顶面埋深、厚度、力学性质往往对下步城市工程建设产生较大影响。

5、结语

工程地质钻探作为城市地质调查中最为直接和准确的勘察手段，工程质量的好坏直接关系到未来城市的规划和发展，所以在施工过程中必须严把工艺、取样、编录与测试质量关，确保每一个环节都达到规范要求，用详实可靠的数据助力美丽城市建设。

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