1、1铁 路 工 程 地 质 钻 探 技 术 和 质 量 要 求一、 铁路工程地质钻探的概念1、定义：利用人力、机械等手段，揭示地层层序、岩土工程特征、认识地表以下地层或某一特定位置的情况或特点的一种勘探手段。2、地质勘探钻孔的目的：是为桥梁、道路、房屋建筑等的基础进行取样试验，也用于现有工程基础、地基的检验。以及物探方法获得的有关资料的钻探验证。如果在钻孔中进行各种物探方法的测井，查明地层的物理及其他特性，还可以扩大和修正对钻孔周围空间地层的认识。铁路房屋建筑（车站站房、信号楼等） 、桥梁、路基工程（包括边坡防护工程） 、隧道等工程的基础都需要进行勘察。因铁路运输高速重载的特点，对桥梁、路基及隧
2、道工程基础的要求都要高于其它行业。所以在进行工程地质勘探时对钻探、取样及资料整理比其他行业要求更高一些。二、 铁路工程地质钻探技术要求：根据铁路工程地质勘察规范等的表述，归纳起来铁路工程地质钻探要求有以下几条：1、 应根据勘探目的，选择适宜的钻机类型，采用合理的钻进方法，安全操作，详细记录、认真分析钻探过程和岩心情况，保证钻探质量。2、采取原状土样时，应根据地层情况，选定钻孔孔径、取土器类型、规格及施钻方法，其技术要求应符合有关技术规程要求。23 、钻探精度和岩芯采取率，应符合铁道部铁路工程地质钻探规程的规定。对工程有影响的软弱夹层、软弱面（带）不得遗漏，含水层分层及水位的测量应准确。控制性重
3、要钻孔宜与物探、原位测试等手段配合，获取多方面地质参数。4 、为下列目的进行的钻探，应采用干钻、无泵反循环、双层岩心管或其他有效钻进方法：查明粉土、黏性土、软土、膨胀土的物理力学性质；查明黄土的湿陷性；查明砂类土的颗粒成分；判明岩层的风化和破碎程度；查明地下水情况；查明地基土液化的可能性；查明滑坡的滑床与滑面（带） ；多年冻土地区进行地温观测；采用冲洗液钻进不能保证钻探质量时。5、 当需要量测水量、流向、流速、水质等水文地质参数时，钻孔应按有关规定进行提水或抽水等试验及观测工作，必要时进行压水或注水试验。当含水层较多，各层水质、水量变化较大时，应结合工程需要分层止水进行测定及试验。需作长期观测
4、的勘探孔，应加固孔口，并设标志桩，按要求定期观测。36、 正式勘探点的资料均应有反映地层层序的柱状图和文字描述。为确定层面（或带）方位的试坑、探井除文字描述外，应以展视图反映井壁及底部岩性、地层分界的方位、构造特征、取样及原位测试位置。代表性部位，应附彩色照片。7、 勘探点位置、高程均应用仪器测定，钻探岩芯鉴定表上应记录其经纬距坐标。下一阶段利用价值较大的钻孔，宜设标志桩。8 、对妨碍交通、影响安全和不封孔有可能恶化基底工程或隧道地质条件或污染环境的钻孔或探坑鉴定后，应按铁道部现行钻规的规定及时回填、平整场地。对位于大江、大河及堤防的钻孔应根据当地堤防部门的要求回填、平整场地，回填资料应上报和
5、存档。9、 工程勘探岩芯及探坑应及时鉴定。工程地质条件复杂及重点工程的钻孔岩芯应拍摄岩芯照片备查，并选择代表性岩芯整理保存。10 、采取的岩芯、土、水样，应具有代表性。同类地质条件岩土试样数量，应满足有关规定的要求。三、 钻探实施过程和要求（一） 、钻探的前期准备铁路工程地质钻探一个重要特征就是战线长、涉及工程类型多、地层复杂多变、地形地貌变化大、工作条件和场地条件多有不便、技术和质量要求高等。正因为铁路工程地质钻探的这些固有特点，对我们进场前的准备工作就提出了很高的要求。比如易损件的备料。平常搞工勘很容易配到的皮带、齿轮等等，4一到了山区、边远农村就都成了紧俏物质。铁路一般经过的地区往往就是
6、老、少、边、穷地区，所以要重视易损件的储备，要足量储备，以免误工期。再比如工期要求和工点分布。工期要求紧、工点分布散，势必要多上钻机，这样又要考虑综合效率问题，也就是成本问题。所以要综合考虑每台钻机在特定地形条件和工作环境条件下的进尺效率和总工作量的关系。凡是搞过铁路工程地质钻探的单位都是有体会。还有交通工具。一是要考虑到道路条件，工作场地都是乡村便道，如果我们现场都是大卡车，显然是到不了孔位的。必然又要转运、又要人力搬运，劳民伤财。二是要有合理的数量和位置配置，一个机组移孔，如果抬几百米，甚至一、二公里平地他都可以忍受，但是如果二个孔之间隔了一座山，虽然直线距离只有几百米，如用人工转移，显然
7、是浪费劳力。工效也不会高，所以有一个合理调度的问题。还有与钻探当地政府和居民协调的问题，也就是占地和青苗赔偿问题，在这个问题上我们是吃过不少亏的，花了钱不说，还耽误工期，有时还会引发冲突事件。前期策划是项目部的重要工作，各种各样的现场问题你在策划时一定要考虑全面，一定要把工作做深、做细、做透。这样才能保证成本控制，才会有效益。下面我将前期准备工作作了个粗略统计，列为一个表5开钻前的准备工作（表 1）：操作项目 标准 具体要求1、设备选型机具准备钻探设备应根据工程地质和水文地质勘探目的、要求和地质条件、施钻方法、钻孔结构等因素选择 , 并应比较设备的经济效益。1、 了解本工点的最大孔深要求数值，
8、地形条件（钻机重量对搬运的影响）等，根据任务确定机型设备；2、 根据工期要求和工点分布确定进场钻机的数量。3、 本工点的地层条件、取样及孔内试验等钻探技术要求；确定携带钻具、取样器、管件等的规格、数量。4、 根据水上钻孔数，孔深及水深、流速；确定水上钻探平台的构建方式（租船、扎排、筑岛等）5、了解工点的行政位置交通状况。准备交通工具的数量和规格6、在城市、道路等位置的钻孔，还要准备泥浆的配制与净化设备。7、钻机备用件的配置；钻进有关工具准备；8、记录用具：花杆、皮尺、钢尺、算盘、计算器、测钟、钟表、夹子等的检查准备；9、取样工具：取土器、蜡锅、刷子等的检查准备；10、孔内试验仪器，如标贯器的检
9、查准备。11、水位、水量、水温测试仪器的检查准备。12、柴油机、发电机、水泵等磨损件的检查配备；13、检修工具的准备；14、钻进辅助工具的准备。2、材料准备能满足钻探需要1、水上钻探器材；2、水管、抽水机等送水器材；3、劳保、安全及其它器材；4、棉纱、膨润土、PW 植物胶与钻进有关材料准备；5、原始记录、竣工报表、钻探记录等记录表格、铅笔等记录用品；6、纱布、石蜡、土样盒、标签、水样瓶等取样用品及送样用品；7、机油、柴油、汽缸油等油料准备。3、工艺准备能按规定的工艺操作1、组织全组人员学习“钻孔任务通知书” ；2、组织全组学习任务书规定的钻进工艺知识；3、学习并掌握规定工艺对记录工作的要求；5
10、、学习并掌握勘察细则 。4、现场踏勘了解现场确定驻地1、 了解工点、孔位的环境条件：地形、地质、水源及施钻条件；2、 道路交通状况、工点、孔位可通行什么车辆；3、为机组找房子、驻地条件等。6操作项目 标准 具体要求5、机具搬迁和场地平整安全1、 台面坚固平坦，常用场地面积为 8m 4m、10m 7m、 11m 8m。2、 绕避地上、地下障碍物。7、竖架安装及校正稳固对中水平 统一指挥立架，安装钻机；对中和水平的校正；下面就场地、基台修建和设备安装、拆卸、搬迁的具体要求明确一下：（1）场地应根据钻孔位置、钻探设备、安装方法、地基面积、 地形条件等因素确定。常用场地面积为 8m4m, 10m7m,
11、 11m8m。（2）场地修建应符合下列规定 : 场地必须避开高压线和影响塔架起落的障碍物。钻孔位置必须避开地下电缆、煤气和给排水管线等设施。场地地基必须平整、稳固、水平 , 能承受重载、动载和应急起重等全部荷载。在斜坡上修建场地填方面积不应大于整个场地面积的 35%, 原地面应挖成台阶, 填土应分层夯实。在松软地层上修建场地应采用抛片石、打桩、搭井字枕木架等方法。枕木架必须用扒钉钉牢, 上铺木板的厚度不得小于 4cm。基台应设置卧枕, 并用螺栓与机座连接。卧枕的规格和数量根据机型确定。在河滩或山谷中修建场地, 基台纵向应与水流方向平行。在洪水、暴雨季节, 应有防护措施。7在陡崖、陡坡下修建场地
12、, 必须清除上方的活动块石, 确实危险而又无力处理时, 应与地质人员研究, 设法避开或采取安全措施。场地应少占农田, 保护农作物和树木。（3）安装、拆卸塔架应符合下列规定 :塔架配件齐全无损。各部连接的螺孔, 必须用原规格螺栓拧紧。装后应进行检查。安装、拆卸塔架时, 严禁上下同时作业。塔上工作人员所用工具和零件应装入工具袋或用绳索捆牢。塔下除接、递料者外 , 严禁其他人员逗留。安装或拆卸塔架如遇雷电及六级以上风力时必须停止工作。安装 A 型塔架时应先将两脚与机座连接 , 然后按顺序安装各部件。用卷扬机竖立塔架时，制动抱闸、钢丝绳、结扣应牢固, 可靠, 钻机底座尾架必须负重, 专人掌握后支撑,
13、塔架起落范围内不得有人。当塔架起至 80 时应即时停止, 再用, 人力调整, 将后支撑固牢。塔架绷绳必须连接牢固, 绷绳的规格和数量应根据塔架类型、高度确定。绷绳的仰角不得大于 45。A 型塔架整体倒放时操作应谨慎、缓慢、平稳 , 用卷扬机倒放时严禁猛放、急刹制动抱闸。 （4）机械安装与拆卸应符合下列规定 :机械安装应使机座水平、稳固。车装钻机的车身必须稳固地坐落于基台上, 车轮不得受力和转动。8安装和拆卸机件时，不得用锤直接敲击。连接螺栓必须对称拧紧, 管路连接必须密封可靠。各零部件应按规定安装齐全、完好。钻孔中心、钻机立轴轴线和天车前轮的轮缘切点三者必须在一直线上。电器设备, 照明设施应放
14、在干燥、清洁的地方, 严防油、水和杂物侵入; 电器的引线必须绝缘, 接地必须可靠。装、拆机械时发现有损坏或磨损过限的零件, 应更换。拆卸机器时应按机器结构有顺序地进行, 液压钻机的油路系统元件除连接油缸的接头外, 不宜拆动。拆下的仪表、螺帽、销子等应妥善保管。拆卸后机器上露出的油孔、水孔必须保护好。在斜坡上安装水管、风管，应自下而上, 拆卸应自上而下地进行。（5）机械搬迁应符合下列规定 :钻机塔架必须先拆卸后搬运。搬运机械时捆绑绳索必须牢固, 受力应均衡, 停放应平稳, 对易损部件应妥善保护。汽车搬运机械设备时必须捆绑牢固, 并严格执行公路运输有关规定。火车搬运机具设备时应装箱牢固, 防止晃动
15、。电瓶内的电解液必须倒净。在搬运或装卸过程中严禁将机具或料具由高处向下投掷。（二） 施钻过程1、岩芯采取率的影响因素9岩芯是取芯钻探的直接成果，是进行地质研究的重要依据。岩芯采取率也是判断一个钻孔是否合格的主要指标。通过对岩芯的分析研究，可以了解不同地层的埋藏深度、厚度、产状、地层分布规律以及不良地质的发育情况。所以提高钻孔岩芯采取率是达到上述目的的关键。在生产中常常有这样的现象，经过努力，岩芯采取率从数量上虽然达到了质量指标的要求，但由于种种原因，岩芯的结构被破坏，成分被污染；或岩芯虽完整，但选择性磨损较严重，其中较软的成分被丢失了。这样的岩芯虽然在数量上达到了要求，在品质上并没有真正的代表
16、性。严格意义来讲，这样的钻孔仍然是质量不合格的。有一次，在赣龙线检查钻探质量，一个机组请我确认他们的岩芯定名是否准确，他们定名是花岗岩的风化层，还是极严重风化。我一看那个岩芯，就急忙表扬他们，你们水平真高，我根本就不知道你们所说的这些有什么根据，还是重钻吧。为什么呢，因为他们取上来的东西倒是不少，但根本就不能叫岩芯，都是碎石子，土都被水冲走了，那样的钻孔我要他有什么用。所以只有保持了岩芯的完整度、纯洁性，即保持了岩芯的品质的岩芯采取率才是真实的，这样采出的岩芯才是有地质意义的岩芯。下面我们分析一下影响岩芯采取率的因素。影响岩芯采取率与代表性的因素是多方面的，但归纳起来，可分为地质因素，钻进方法
17、与规程，钻具结构，操作技术，组织管理10和规章制度。（1） 、地质因素岩土的物理机械性质（硬度、胶结性、脆性和酥性、松散性与浮游性等）和岩层的结构、构造等对岩芯采取都有影响。组成岩石的矿物硬度以及岩石的颗粒与颗粒间的胶结硬度若是相差悬殊，则对岩芯的采取率和完整性是有影响的。胶结差的岩石易被钻具的回转震动而破碎，脆性和酥性岩石其组织结构极易破碎，松散性与浮游性地层易被冲洗液冲刷、冲散和流失。岩石的节理、片理、裂隙发育或岩层倾角较大的地层，岩芯受震后易被破碎、断裂、岩芯堵塞互磨。受构造错动或风化破碎带尤其易震动、冲刷。同时，这种地层还带来护壁困难，而护壁不好，反过来又严重影响了岩芯的采取。地质条件
18、是客观存在的，但我们可以通过主观努力，采取有效措施，适应地质条件、摸索规律减少或消除客观因素的影响，以提高岩芯采取率。（2） 、钻进方法与规程因素在同一地层用不同的钻进方法，其岩芯采取效率是不同的，这是因为目前岩芯钻探常用的几种钻进方法其破碎岩石的原因虽有差异，但基本上都是在轴心压力与回转力矩作用下通过切削具尅取破碎岩石的，可以认为整个钻进过程，是产生岩芯的过程，同时也是破坏岩芯的过程。而钻具与孔壁的间隙愈小、钻具导向性能好、回转平稳和震动小的钻进方法，对岩芯的机械破坏作用就愈小。岩芯11的采取率就愈高。比如在硬岩层中金刚石钻进取出的岩芯就完整，采取率高。但在钻进松软岩层，由于岩粉多，钻头冷却
19、效果差，钻效就不如合金钻头。合适的钻进方法，还需要有适当的钻进参数配合，才能收到好的效果。而钻进参数本身，对岩芯的采取是有其影响。首先钻压，孔底压力过大，给进不均，对于钻进松软、粘性大的地层，则有糊钻、岩芯堵塞自磨，或烧灼变质，严重者还会引起烧钻事故；对于钻进硬岩层则易使钻头变形，岩芯堵塞磨损。同时，压力过大还增加了钻具的弯曲和摆动，从而加剧了对岩芯的机械破坏，孔底压力不足，则进尺缓慢，增长了岩芯受破坏作用的时间；由于压力过小，等于“吊起”钻进，钻头摆动加剧，离心力增大，易将岩芯柱震断造成岩芯堵塞磨损的机会。其次转速，钻具与孔壁间隙大的钻进方法，钻进时转速愈快，钻具受离心作用大，其振动、摆动亦
20、越大。对岩芯的破坏作用亦加剧。间隙小、导向好，转速快有利于提高钻速，亦缩短了岩芯受破坏作用的时间。再次冲洗液量，冲洗液量大小的选择，应根据地层条件和钻进方法，钻速高低、排粉的需要、孔壁的保护、以及岩芯的保全、免遭冲刷等酌情选择。回次进尺的时间和长度对岩芯的磨损也有影响，其影响的程度，要视地层情况而定。按规程，回次进尺最多以 23 米为宜，就是为了尽量减少过长的回次时间和进尺对岩芯的影响12表 9.3.2 工程地质钻探回次进尺长度岩 层 回次进尺(m)粘性土 1.01.5薄层粘性土与薄层砂类士互层 1.01.5泥浆钻进 1.01.5砂类土跟管回转钻进 0.30.5双管钻具钻进 0.51.0无泵反
21、循环钻软质岩石 1.01.5碎石类土无泵反循环钻破碎岩石 0.50.7冻土 0.30.5软土 0.31.0黄土 钻进取芯时 1.01.5；取原状土时,1m 三钻,第一钻 0.50.6m,第二钻 0.20.3m,第三钻取样膨胀性岩层 0.51.0预计滑动面及其以上 5m 范围小于或等于 0.3滑动面及重要结构面上下 5m重要结构面上下 5m 为 0.30.5软硬互层、软硬不均风化带及硬、脆、碎基岩 0.51.0较完整、轻微风化基岩 1.02.5完整基岩 3.5（3）钻具结构因素钻头的结构应有利于钻头工作平稳、钻效高、有利于岩芯的进入和保护，减少堵塞、磨损的机会，卡取岩芯方便可靠为原则。钻头结构主
22、要控制部位是合金的镶焊质量、水口大小和形式、钻头内锥度等。岩芯管的结构形式单管双管、单动双动等对岩芯采取的影响。取土器的结构形式等，这些大家都比较熟悉，就不多说了。（4）操作技术卡芯方法与操作，是取芯的最后一道工序，即使钻速高，岩芯保存完好，如果卡取不上或中途脱落，势必前功尽弃。在用干钻法或双动双层管取芯时，掌握不当，会使岩心严重挤压或烧灼变质。13还有岩芯堵塞问题，除地质等因素引起外，操作方法不当，也是重要一环。比如在我院办公大楼的基桩取芯验桩钻探中，要求取一截20 公分以上的芯做力学试验。结果钻探单位把一根桩都快钻透了，居然就没有取上一截够 20 公分的混凝土，结果勘察单位和施工单位就干上
23、了，施工单位说勘察单位水平差，勘察单位说施工单位偷工减料。其结果：钻探是用的单管金刚石钻进，卡芯应加卡簧，而司钻钻个 5 公分 10 公分就活动一下钻具。试想，当活动钻具的时候，岩芯管下面的卡簧不起一点作用。自然取不上完整的岩芯了。后来不活动钻具，结果就取出一截 50 公分的完整岩芯。所以操作技术也是一个很重要的因素。（5）组织管理与规章制度组织管理与规章制度不仅仅是影响岩芯采取的因素，也是影响整个钻探工作的重要因素。有一个很典型的例子，湖南 408 地质队 98 年在宜万线一个隧道钻探中，因为规章制度不健全，交接班不明确，造成超钻，结果一个 600 米深的钻孔打了二年半才完成。2、提高岩芯采
24、取率的措施了解了岩芯采取率的影响因素。我们工作的重点就应从这些因素入手，采取措施保证钻探质量，使获取的原始资料真实可靠。根据铁路工程地质钻探规程的要求各种地层的岩芯采取率如下表 2岩 层 回次进尺采取率(%)土类 粘性土 9014砂类土 70碎石类土 50滑动面及重要结构面上下 5m 范围内 70风化轻微带(W 1)、风化颇重带(W 2) 70风化严重带(W 3)、风化极严重带(W 4),构造破碎带 50基岩完整基岩 80提高岩心采取率的措施主要有：（1）设备措施：选择适宜的钻头、取芯工具是保证岩芯采取率的前提。比如金刚石钻头，有高温烧结的和低温电镀两种工艺，因为金刚石的性质决定了它不能承受高
25、温，高温烧结金刚石钻头是在8001000 C 的条件下成型的，现在有可靠资料证明，钻头中的金刚石有些是被烧炸裂了甚至表层炭化了。并且这种钻头的自磨性（自出刃）远远赶不上电镀金刚石钻头。电镀金刚石钻头由于工艺、配方各个厂家都是保密的，有些厂家甚至偷工减料，所以在挑选时也要当心。下面列出了一个取心方法和取心工具选择表：序 取芯钻具名称 钻进方法 卡芯方法 适用岩石1 活塞闭水接头单管钻具 硬质合金 干钻 粘性土,软土,中、细、粉砂及互层2 普通单管钻具 硬质合金、钢粒 卡料干钻 完整基岩,粘性土3 投球式单管钻具 硬质合金 干钻 粘性土,砂类土,松软至较软页岩、砂岩154 活动分水投球接头单管钻具
26、 硬质合金 干钻 品岭土,泥页岩,粘性土5 普通双动双管钻具 硬质合金 干钻 松散、怕冲刷、易拥塌岩层6 活塞式双动双管钻具 硬质合金 干钻 怕污染的岩盐、拥盐等岩层7 441 双动双管钻具 硬质合金、钢粒 沉淀 中等硬度以上的硬、脆、极碎层、碎石类土8 爪筒式双动双管钻具 硬质合金、钢粒 爪筒爪取 稍硬至中硬多裂隙、节理发育,硬、脆,碎.无胶结性岩层,碎石类土9 隔水单动双管钻具 硬质合金 岩芯提断器 软至中硬破碎,节理、层理发育,酥脆易流失,怕震,怕磨的岩层10 活塞式单动双管钻具 硬质合金 干钻 软于中硬松散、粉状、节理发育、怕污染岩层,粘性土及软粘土11 活塞压卡式单动双管钻具 硬质合
27、金 卡簧 较软至中硬较完整,节理发育,呈纤维状的岩层,如白云岩,石棉等12 球夹压卡式单动双管钻具 硬质合金 卡簧较软至中硬较完整,节理发育,呈纤维状的岩矿层,如蛇纹石化白云岩,石棉等13 爪簧式单动双管钻具 硬质合金 卡簧软于中硬,软硬交替频繁薄互层,以硬为多,极软,塑性,易冲蚀的蛇纹岩等14 YN-7 型单动双管钻具 硬质合金 岩芯提断器 软于稍硬,硬软交替频繁互层,以软为多,断层多的岩层15 开口式无泵钻具 硬质合金 沉淀干钻 软于中硬,松、软、怕冲、溶蚀岩层,粘性土,砂类土,碎石类土16 简易无泵钻具 硬质合金 沉淀干钻 软于中硬,松、软、怕冲、溶蚀岩层,粘性土,砂类土,碎石类土17
28、弯管型喷射反循环单管钻具 硬质合金、钢粒 沉淀干钻 硬、脆、碎、节理发育的岩层18 弯管型喷射反循环双动双管钻具 硬质合金 沉淀干钻 较软至中硬松散、碎、脆、易磨损岩层19 分水接头型喷反单管钻具 硬质合金、钢 7 性 l 沉淀干钻 硬、脆、碎、节理发育的岩层20 分水接头型喷反双动双管钻具 硬质合金 沉淀干钻 较软至中硬松散、脆、碎、易磨损岩层21 分水接头型喷射单动双管钻具 硬质合金 沉淀干钻 片理发育、 、酥脆、易碎呈粉状岩层22 金刚石单管或双管钻具 金刚石 卡簧 较软至最坚硬基岩,漂石,碎石类土（2）工艺措施：钻探方法应根据工程要求、岩石的物理力学性16质、地质构造特征、岩石的可钻性
29、以及技术经济合理性等因素选择。工艺措施的选择还要与所选择的取芯工具相适应。类别 硬 度 代 表 性 岩 土I 松软、松散的 软塑的粘性土、有机士(淤泥、泥炭、耕土 )，含硬杂质在 10%以内的人工填土 较松软、 松散的 可塑的粘性土、粉土,软塑的粉土,新黄土,含硬杂质在 10%25% 的人工填土,粉砂、细砂、中砂 软的硬塑、坚硬的粘性土，粉土，含硬杂质在 25%以上的人工填土，老黄土，残积土，粗砂、砾砂、砾石、轻微胶结的砂土，,石膏、褐煤、软烟煤、软白垩 较软的稍硬的泥质页岩,砂质页岩、油页岩、炭质页岩、钙质页岩、泥质砂岩、较松散的砂岩,砂页岩互层,泥质板岩,滑石绿泥石片岩,云母片岩,泥灰岩,
30、泥灰质白云岩,岩溶化石灰岩及大理岩,盐岩,结晶石膏,断层泥,无烟煤,硬烟煤,火山凝灰岩,强风化的岩浆岩及花岗片麻岩,冻土,冻结砂层,粒径2040mm 含量大于 50%的卵( 碎)石土,金属矿碴V 中等硬度的长石砂岩,钙质胶结的长石石英砂岩,钙质砂岩,钙质胶结的砾岩,灰岩及轻微硅化灰岩,大理岩,白云岩,橄榄岩,蛇纹岩,板岩,千枚岩,片岩,凝灰质砂岩,集块岩,弱风化岩浆岩及花岗片麻岩,冻结砾石土,粒径 4080mm含量大于 50%的卵(碎) 石土,混凝土构件、砌块、路面 硬的中粒与粗粒的花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩、花岗片麻岩,粗面岩,安山岩,辉绿岩,玄武岩,伟晶岩,辉石岩,硅化板岩,千枚岩,砂
31、岩,灰岩,硅质胶结的砾岩,硅化或角页化的凝灰岩,粒径 80130mm 含量大于 50%的卵(碎)石土,半胶结卵石土 坚硬的细粒的花岗岩、花岗闪长岩、花岗片麻岩,流纹岩,微晶花岗岩,石英粗面岩,极致密的玄武岩,安山岩,角闪岩,粒径 130200 mm 含量大于 50%卵(碎)石土,胶结的卵石土 最坚硬的 碧玉岩,刚玉岩,碧玉质硅化板岩,角页岩,石英岩,燧石岩,粒径大于200mm 超过 50%的漂(块) 石土回次进尺的控制也是主要的工艺措施手段。下面举例说明一下：砂层钻进：砂层钻进宜采用泥浆护壁。对粉、细砂层可用活套闭水接头单管、阶梯式肋骨硬质合金钻头泥浆循环钻进; 中、粗、砾砂层可用方柱状硬质合
32、金钻头或阶梯式肋骨硬质合金钻头灌浆无泵反循环钻进。砂层钻进应符合下列规定 :17a 钻孔未见地下水时不得采用泥浆护壁钻进。b 地下水位以上 , 采用跟管钻进时套管直径应比粗径钻具大 12 级 , 回次进尺可为 0.30.5m, 套管外环间隙必须封堵。c 采用泥浆护壁钻进时应根据砂层的透水性、颗粒大小、埋深、厚度等, 选用不同性能的优质泥浆。提钻时应不间断地向孔内灌浆。d 钻进砂层应采用低转速, 压力不宜过大, 并适当控制回次进尺和提升速度。破碎岩石钻进：易冲刷和松软的岩石可采用双管钻具或无泵反循环钻进 ; 硬、脆、碎岩石应采用双管钻具或喷射式孔底反循环钻进。 破碎岩石钻进应符合下列规定 :a
33、当采用双动双管钻具钻进时岩芯管长度应为 1.52.0 m。 钻头轴向差距应视岩石而定, 可为 3050mm, 软质岩石差距应大些, 反之则小些。钻进中不宜提动钻具。回次进尺以 0.51.0m 为宜。b 无泵反循环钻进回次进尺视岩性而定, 软质岩石应为 1.01.5m, 破碎岩石应为 0.50.7m。软土层钻进：软土层钻进宜采用活套闭水接头单管钻具和硬质合金钻 头泥浆循环钻进 , 或螺旋提土钻钻进。软土层钻进应符合下列规定 :.a 钻进时应采用优质泥浆作冲洗液 , 并根据孔壁坍塌、缩径情况, 18增加泥浆密度或配用套管护壁不得使用清水冲孔或注水钻进。b 泥浆循环回转钻进应采用长肋骨式硬质合金钻头
34、。钻具下至孔底 12m 时, 宜用大泵量回转扫孔到孔底再换正常泵量钻进。c 应注意孔内有害气体逸出 , 防止燃烧。d 采取土样时应使用取样可靠的取土器 , 采取方法宜用压入法。取样直径不小于 100mm。膨胀性岩层钻进：在膨胀性岩层 , 如膨胀土、铝土、含水的页岩、泥岩等 岩层中钻进 , 易引起缩孔、糊钻、鳖泵等现象。钻进应符合下列规定 :钻头宜采用肋骨式或加大内外出刃的硬质合金钻头 , 水口高度不小于 20mm, 内壁可增设水槽 , 其宽度为 68mm。用优质泥浆护壁时泥浆性能指标应符合本规程表 6.1.1 的规定。钻进时应降低钻压, 提高转速和加大泵量, 回次进尺控制在 0.51.0m。取
35、芯宜采用双管钻具或无泵反循环钻进。 当发现孔壁严重收缩时应随钻随下套管 , 并详细记录。滑坡钻探：滑坡钻探应采用干钻、无泵反循环或双层岩芯管方法进行。在活动的滑坡体上钻探时 , 应设专人监视滑动体位移情 况 , 发现异常应及时采取措施 , 确保人身和设备安全。滑坡钻探应结合岩层情况、滑坡体稳定程度、滑动面位 置及滑床岩性等 , 确定下入套管的深度。19滑坡钻探应符合下列规定：a 钻探中, 当接近预计滑动面 ( 带 ) 以上约 5m 或发现滑动面迹象 (软弱面、地下水) 时, 必须采用干钻或空气钻进, 并宜增大钻压、降低转速, 提高岩芯采取率。回次进尺不得大于 0.3m, 并应检查岩芯, 确定滑
36、动面位置。b 钻进中应检查钻孔是否歪斜, 发现孔内不正常时应及时提钻检查。c 钻进中应及时取样鉴定和进行水文地质观测工作。工艺措施及适用地层手段列表如下：松散地层 其本地层粘性土、砂土 卵石、漂石、砾石漂石、大卵石注意事项：有测井、抽水（注水）等技术要求的钻孔，不宜下入金属套管护管。工艺措施还有一项重要措施就是护壁措施。在钻进砂夹卵砾层、膨胀地层、滑坡、软土等地层时，都会遇到钻孔孔壁的防护问题。卵石、砾石为主夹砂或土软岩层级或风化层中硬岩层级硬岩层级极硬岩层级地质条件地下水位以上清 孔地下水位以下硬岩层中硬岩层地下水位以上合金钻、干钻螺旋提土钻、干钻活套、无泵钻进金刚石、钢粒钻进合金、金刚石钻
37、进无泵反循环、灌浆活套循环钻进排状合金钻进金刚石、合金钻进金刚石、钢粒钻进适用工艺负责人 机长20许多队伍对钻孔的护壁问题不重视，措施不到位，或运用措施不当。造成的直接后果就是岩芯混乱，因为钻了塌，塌了钻，使地层层序都搅成了一锅粥。特别是有软弱夹层时，极容易漏掉。这在铁路建设上是有惨痛教训的。远的不说，近年来被铁道部通报的事故中因为岩性、地层判断错误造成事故的就有南昆线上八渡车站，整个车站因地质资料不准全部建在一个大型滑坡上，因为车站前后的桥隧都已建好，不能改线，只能整治，整治费用花了一个亿。去年通报的由三院设计的济南，还有四院范围的罗定铁路、梅坎线的一些工程，正在施工中的赣龙线、洛湛线等据不
38、完全统计，铁路施工中的变更设计和开通后发生的事故有 70都是由于地质资料不准造成的。钻进中保持孔壁的完整，保持地层的原始层序，是保证地质资料准确的前提。护孔最经济有效的就是泥浆，不要看一袋粘土粉多少钱，好象不经济。我们做过一个粗略的统计，使用泥浆护壁比跟管钻进提高工效 40，减少管料消耗和运输成本更是可观。以前地质队出工都是动用车皮装套管。各种口径的一装就是半车皮，自从推广泥浆护壁钻进工艺以来，省事多了。现在又出现新问题了，使用泥浆取出的芯很完整，有些机组就动歪心思了，就把这个当作原状样给封了，送去试验。以后如果发现哪个机组这样做将后果自负，必须认识到问题的严重性。（3）组织措施：铁四院钻探质
39、量管理办法对钻探过程控制管理21有一整套的规范化的管理办法。首先是资质的要求：管理办法规定参加钻探作业的单位必须提供：国家有关部门颁发的从事工程勘察的营业执照和相应的资质等级证书。提供近三年来从事岩土工程及大中型勘探项目的业绩材料。近两年来经合法注册会计师事务所审核的财务三表（资产负债表、损益表、现金流量表） 。建立有完善的质量保证体系和安全保证体系。持有国家质量认证机构颁发证书的单位可作优选条件。有确定的能对项目负责的项目经理和技术负责人。各分包勘察单位在接受资质预审时应按本章前述的规定提供单位资质材料。在提供标书时提供机组及人员资质材料。铁四院地路处对各分承包方提供的资质材料进行评审和认定
40、。有权对钻探工人业务水平进行抽查考核，达不到要求的工人不能上岗。其次是设备要求第一条 勘察单位必须配备性能参数指标能满足钻探技术要求的取芯钻机。钻机保养良好，能满足连续工作的要求。钻机结构紧凑，能适应频繁搬运、拆装的工作条件。第二条 每台钻机必须按照钻探取芯技术要求和钻孔任务通知单的要求配备符合规格的岩芯管（含单、双层） 、原状取土器（含薄壁型） ，以及保管运送岩土样的设备。达不到要求的，不能作业。严禁22使用不满足技术要求和未经检验合格的替代产品。取芯设备（含辅助设备）各零、部件必须运转灵活。环刀不能卷、缺刃，否则必须更换。第三条 测试设备应符合要求。机组应按钻探技术要求配备标准贯入器（含动
41、探探头） 。机组应按技术要求配备抽水、压水、提水或注水试验设备。机组应按试验要求配备特殊管料、器材及测试记录仪表等。第三是作业过程的控制第一条 钻孔结构必须满足各项孔内试验的要求。大于 100 米的钻孔应做钻孔设计。使用的钻进工艺不得造成地层混层、漏层。或使岩（土）芯无法辨认。钻进回次进尺及岩芯采取率必须满足规范的要求。按每行 1 米的规格对岩芯进行码放。对每箱岩芯进行标识明确的照相。对有特殊技术要求（如抽水、应力测试等）的钻孔，应采用落实该技术要求的相应技术保障措施及钻进工艺方法。第二条 样品数量必须满足规范及钻探技术要求的规定。样品的标识、封装、保管和运输应符合规范和规则的要求。取样位置应
42、符合规范及钻探技术要求的规定。样品应在取样现场及时封腊。严禁暴晒、雨淋及被污染。并应及时送验。第三条 记录格式、项目、岩芯描述内容等应按铁四院 QI702钻23探作业指导书要求。下面再详细说明。记录应签署准确、齐全、字迹工整，必须在作业时同步完成。第四是岗位责任制度的建立第一条 机组应参照铁四院（QI702钻探作业指导书 ）制定组内各岗位质量责任制。主要有岗位责任制、交接班制度等。第二条 机组应参照铁四院（QI702钻探作业指导书 ）制定标准作业流程图。大型钻机（300 型及以上）应编制施工组织报告，报告应附有场地布置图。第三条 机组应视需要制定交接班作业制度。第五是 钻探质量监理制度，这项制
43、度由我院建立和执行，大家也应有所了解，以便在工作中减少误会，相互配合。第一条 根据勘察项目的具体情况，视需要设置现场钻探监理。钻探监理受勘探项目部领导。业务上对现场地路处技术人员负责，接受技术人员的指导。监理人员数量的配备应以每人每天能巡查一台作业钻机 23 次为宜。第二条 监理人员应通晓钻探工艺及测试手段。熟知地质基本知识。监理人员的录用和考核由地路处负责。第三条 监理负责钻探过程的质量控制，负责钻探过程生产安全监察，监理采用巡查、旁站方式进行。监理应如实填写要求的各项记录和表格。第四条 监理工程师必须逐日向地质组技术人员汇报当天的监理情况，以便地质组能迅速掌握各钻探单位的钻探质量和安全生产
44、情况，并24由地质组长安排第二天的工作。第五条 监理应检查各机组是否根据钻孔任务通知单要求的位置进行钻探。未经我院现场地路专业技术人员同意，不得擅自移孔。应检查各机组钻探工艺和钻探方法是否符合规范要求，检查各机组岩芯采取率是否符合要求，岩芯摆放是否整齐，岩芯标签是否符合要求。应检查各机组取样（土、水、石）是否符合技术要求（尤其是软土地层） ，是否及时送样并试验。检查各机组钻探记录（主要包括岩芯及孔内事故）是否符合要求，检查各机组终孔的孔深是否满足钻孔任务通知单的要求。检查各机组是否按照特殊孔的技术要求进行作业，是否符合本办法第四章的要求。检查各机组在要求的土层中是否按规定进行标准贯入试验，检查
45、机组是否采用动力触探确定碎石类土的密实程度，采用标准贯入试验确定砂类土密实程度，及划分风化岩与残积土。第五条 监理应协助钻探单位完善现场质量管理制度。如现场孔位验证、质量检验和安全检查、质量和安全事故报告和处理制度等。第六条 当现场出现严重违反操作规程，影响钻探质量和安全生产时，监理工程师可行使质量、安全否决权，在监理工程师通知单中责令钻探机组停工、返工、限期整改。钻孔终孔须经监理工程师同意。监理工程师必须在钻探原始记录表的终孔位置及钻探记录表后签认其工作量。钻孔终孔要由地路25处现场技术人员认可。 前面讲了这么多，总结起来工艺手段的选择原则是：1、工艺手段的选择要使岩芯采取率达到技术规范规定
46、标准。2、工艺手段的选择要使不混层、不漏层、不塌孔3、工艺手段的选择要使孔内各项试验顺利进行。（三） 、样品的采取和孔内测试方法首先说一下岩芯的摆放。一般要求岩芯按每行 1 米的规格进行摆放，岩芯码放应配备专用槽板或装箱，槽板一角要醒目标示出工点名及钻孔号，槽板每 0.1m 处要有明显刻度。取出的岩芯必须按孔深次序排列（无岩芯取出的孔段槽板对应位置应空缺） 。终孔后每孔岩芯必须拍取一组彩色相片（属同一钻孔的照片，每张照片上都应标示出同一工点名和钻孔号，并按孔深次序编号） 。至于几箱拍一张照片，并没有强制的规定，但前提是照片上的岩芯要看的很清楚，否则，照片就没有价值。按现有的经验，每张照片不能超
47、过 6 箱。每组照片随该钻孔原始记录、试验报告和其他有关资料一并移交。终孔后岩芯箱可以重复利用，但岩芯应按取出的顺序就地摆好，便于甲方技术人员现场核对岩芯。其次说一下原状样的采取。按照国标岩土工程勘察规范的规定 ：每个工点每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于 6 件（组） ，对厚度大于 0.5 米的夹层或透镜体，应采取土试样或进行原位测试。当土层性质不均匀时，应增加取土数量或原位测试26工作量。铁路规范规定，一般粘性土和粉土，应分层取原状样，一般取样间距为 13 米，层厚大于 3 米的每隔 3 米取原状土一个。取样时应满足以下要求：（1）在软土、砂土中宜采用泥浆护壁；如使用套管，应先
48、钻进后跟进套管，应保持管内水位等于或稍高于地下水位，取样位置应低于套管底三倍孔径的距离；不得向未钻过的土层中强行击入套管。钻孔孔径应比取土器大一个径级。地下水位以上，不得注水或使用泥浆。土质较硬时，可采用二（三重）管加转取土器，钻进、取样合并进行。（2）采用冲洗、冲击、振动等方式钻进时，应在预计取样位置 1 米以上改用回转钻进。（3）下放取土器前应仔细清孔，清除扰动土，孔底残留浮土厚度不应大于取土器余土管长度（活塞式取土器没有这项限制） 。新修订规范特别强调孔内原位测试工作，要求在钻进时遇粘性土、粉土和砂类土要进行标准贯入试验，标准贯入试验的要点是首先将贯入器竖直打入土层中 15cm 后，应以
49、小于每分钟 30 击的锤击频率开始记录每打入 10cm 的击数，累计打入 30cm 的击数，定为定测击数 N。密实土层中贯入不足 30cm 而击数超过 50 击时，应终止试验。记录格式为：贯入度（cm）对应于i 的击数 Ni实测击数 N修正击数 N探杆长度 m土层定名及描述备注序号试验深度 1 2 3 N1 N2 N3 （击 /30cm）27粘性土、砂类土和碎石类土、以及岩层的风化层要进行动探试验。动力触探一般使用重型动探。作动探时，应始终保持重锤沿导杆铅直下落，锤击频率应控制在 1530 击/min。应记录每贯入10cm 的相应锤击数。那大家有疑问了，哪里会每次正好击入10cm。特别是地层松软时，有办法，可以采用每阵击（一般 15击为一阵）的贯入度，并按公式换算成贯入 10cm 时的击数。N63.510n/s n每阵击的击数，s每阵击时相应的贯入度重型动探如果实测击数大于 50 击/10
