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[中图分类号] [文献码] B [ 文章 编号] 1000-405X(2013)-7-229-2 中国地质调查局是我国目前唯一组织公益性地质钻探技术研究开发和推广应用的单位，自1999年成立以来，在组织地质钻探技术研究开发和推广应用方面开展了大量工作并做出了显著的成绩，对我国地质钻探技术的发展起到了较好的推动作用。面对地质工作大发展的新形势和实现地质工作现代化目标的要求，地质钻探技术如何发展，如何更好地起到对地质工作的支撑作用，笔者对这些问题有些不成熟的想法，在此发表，希望能抛砖引玉，与大家共同探讨地质钻探技术的发展问题。 1地质工作对钻探技术的需求 目前我国矿产资源紧缺，资源问题成为制约国家建设和国民经济发展的瓶颈问题，引起了国家政府和领导的高度重视。在国务院关于加强地质工作的决定提出的地质工作主要任务中，突出能源矿产勘查和加强非能源重要矿产勘查是两项首要任务。国家为此投入了大量经费，除了正在实施的国土资源大调查专项基金之外，又启动了危机矿山接替资源找矿专项基金和地质勘查基金。此外，地方、甚至个人也在找矿方面表现出很大的热情，并进行积极的投资。近年来，随着地质工作的加强，地质钻探工作量成倍增长，一些省区的年钻探工作量达到了几十万米。钻探工作项目资金来源有国土资源大调查、矿产资源补偿费、中央财政补贴、省资源补偿费、地方财政补贴、市场项目等。钻探工作量加大，使得对钻探设备和技术的需求同时加大。 2地质钻探技术应用现状 与世界先进的钻探技术相比，目前我国地质勘探工作中采用的钻探技术总体水平比较落后。钻探施工主要采用立轴式岩心钻机，基本上是20世纪80年代左右的设计。现代的全液压动力头钻机依靠进口，我国自己研制的产品已经开始出现，但还未得到大面积推广应用，而且现在只有个别钻深能力(1000m)的钻机，还未形成系列。钻探工艺方面，一些先进的钻进工艺方法还没有得到推广应用。金刚石绳索取心钻进方法虽得到了较多的应用，但还未能大面积普及。液动锤钻进(液动冲击回转钻进)方法的优点虽然为人们所认识，但由于该方法在恶劣的泥浆条件下使用时，钻具可靠性和寿命方面存在着一些问题以及这些年钻探现场管理水平的下降，使其在地质钻探中的应用较以前更少。一些具有较好前景的先进的钻进工艺方法，如绳索取心液动锤钻进方法和不提钻换钻头方法虽然都已研制成功，但实际应用很少。空气反循环取样钻进方法尽管具有高效率、低成本的特点，但由于没有得到地质人员的认可，至今未能得到推广。除此之外，目前地质钻探施工中所用的钻孔护壁堵漏技术、测斜技术等，基本上也是20世纪80年代左右的水平。由于采用的钻探技术水平不高，地质勘探中钻探工作的效率和效果不太理想，表现在台月效率较低、复杂地层钻进问题多、深孔钻进能力差、钻进成本高。这些问题的存在，使得钻探技术对地质工作的技术支撑效果受到影响。 3地质钻探技术发展目标 笔者认为，考虑地质钻探技术发展目标时应该分阶段，应该分成近期、中长期和远期。划分原则是：至2010年为近期，至2020年为中长期，至2050年为远期。 远期(至2050年)目标 实现地质钻探技术的现代化应该是钻探技术发展的远期目标。在国务院关于加强地质工作的决定和国务院温家宝就贯彻决定所作的重要批示中，都明确地提出了要实现地质工作现代化。关于地质工作现代化的定义，目前尚无统一的说法。笔者的理解是：地质工作现代化的标志应该是，在地质工作中普遍采用具有现代世界先进水平的地质勘查技术。钻探技术是地质勘查技术的种类之一，地质钻探技术的现代化也应该符合此项标准。然而，此项目标的实现是一项长期和艰巨的任务，因为只有国家的整体工业技术水平达到了世界先进水平后，我国的地质钻探技术才有可能从总体上达到世界先进水平，地质钻探技术现代化与国家的现代化应该是基本同步的。邓小平同志在介绍中国实现现代化的三步走战略时，明确提出到2050年中国基本实现现代化，达到世界中等发达国家的水平。1999年10月22日，时任国家主席江泽民在英国剑桥大学发表演讲时向公众宣布：我们的目标是，到下世纪中叶，即中华人民共和国成立一百周年时，基本实现现代化。由此看来，我国地质钻探技术现代化实现的时间应该是21世纪中叶。 中长期(至2020)年目标 地质钻探技术发展的中长期(至2020年)目标应该是：自主创新能力显著增强，地质钻探技术水平显著提高，自主研发的新型钻探设备和先进钻进工艺方法得到较大面积的推广应用，钻探装备与施工技术总体上接近发达国家水平。 近期(至2010年)目标 地质钻探技术发展的近期(至2010年)目标应该是：初步完成2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列研制;改进完善一批先进的钻进工艺方法，使之达到推广应用的水平;取得一批深孔钻探、复杂地层钻探和高精度定向钻探技术研究成果;研发成功现代的深水井和煤层气井钻探用全液压动力头钻机;地质钻探科技成果转化和推广取得较显著的成效。 4地质钻探技术近期研发工作重点 中国地质调查局近期组织开展的地质钻探技术研发工作基本上是按照上述的近期目标的思路安排的，重点研究内容如下： (1)2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列;(2)满足覆盖区化探和异常查证需求、适应复杂地层条件的轻便、高效、多功能取样钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(3)1000m全液压动力头水井和煤层气井钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(4)改进完善一批先进的钻进工艺方法，包括冲击回转钻进方法、绳索取心冲击回转钻进方法、不提钻换钻头方法和深孔绳索取心方法;(5)解决复杂地层钻进技术难题，包括复杂地层钻孔护壁堵漏技术问题、复杂地层取心技术问题等;(6)高精度定向钻探技术，包括提高钻孔测量精度和定向钻进施工中靶精度的技术以及取心定向钻进技术;(7)万米科学超深孔钻探技术方案预研究。除了研究与开发工作以外，钻探新方法、新技术推广应用也是中国地质调查局钻探技术管理工作的重点之一，拟开展以下一些工作： ①新型岩心钻探机具应用培训;②地质调查浅层取样钻技术应用培训;③地质钻孔测量技术应用培训;④新型地质钻探泥浆体系应用培训;⑤节水钻进技术应用培训;⑥空气反循环取心钻进技术培训和应用示范;⑦车载式浅层取样钻机应用示范。 5几个值得强调的问题 加强技术创新 技术创新的核心内容是科学技术的发明和创造，其直接结果是推动科学技术进步，提高社会生产力的发展水平，进而促进社会经济的增长。通过技术创新可实现技术跨越式发展，在短期内获得显著的技术经济效果，使一些常规方法难以解决的问题得到解决。这里举2个钻探技术领域技术创新取得显著成效的实例。第一个实例是科拉超深钻。前苏联的工业技术发达程度比不上西方国家，却钻成了世界上唯一一口深度超万米的钻井——12262m深的科拉超深井。钻万米超深井的难度非常大。这口井之所以能钻进成功，是因为前苏联人在施工这口井时进行了大量的钻探技术创新，其中3项对钻进施工的成败起决定性作用的重大创新是：超前孔裸眼钻进方法;铝合金钻杆;带减速器的涡轮马达井底驱动。第二个实例是中国大陆科学钻探工程科钻一井。该项目是在坚硬的结晶岩中施工5000m连续取心钻孔。这种施工在我国没有先例，在世界上也属高难度钻井工程。该井在施工时采取了一系列的技术创新，涉及套管和钻进施工程序、取心钻进技术、扩孔钻进技术和井斜控制技术，最终获得了高效、优质的施工效果。由于采用螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进方法，使机械钻速提高50%以上，回次长度由3m提高到8～9m，大大节省了施工时间和成本。 加强新方法、新技术推广应用 新方法、新技术从研发出来，到在钻探施工中得到普遍应用，通常需要花很长的时间，做大量的推广应用工作。推广应用工作包括宣传、现场演示、技术培训和技术交流等。这些环节工作效果的好坏，都会直接影响到科技成果转化及其得到实际应用所需的时间，影响地质钻探技术现代化的进程。为获得好的效果，该项工作应有计划、有组织地开展，因为研发单位通常只是从本单位的利益和眼前的利益考虑推广应用工作，而该项目工作的计划和组织实施需要一种全局性和长远的考虑。这些年来，在钻探技术研究与应用的所有环节中，科技成果推广应用是相对比较薄弱的环节，加强此方面工作是当务之急。 参考文献 [1]王达.探矿工程(地质工程)未来20年科技发展战略研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2004，31(1).看了“地质钻探技术论文”的人还看： 1. 工程地质勘探中的钻探技术应用论文 2. 工程地质勘查论文 3. 工程地质勘察论文 4. 地质毕业论文范文 5. 地质学毕业论文范文
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关于桥梁钻孔灌注桩基础施工中的问题及防治措施理工论文
摘要： 分析了桥梁钻孔灌注桩基础施工中造成质量事故的影响因素，针对钻孔灌注桩施工方法，从钻孔、清孔、钢筋笼制作安装、灌注水下混凝土等方面进行了论述，以提高桥梁钻孔灌注桩基础的施工质量。同时介绍了解决措施，以减少经济损失，加快整个工程的施工进度。 关键词：桥梁；钻孔灌注桩；施工工艺；控制 混凝土桩基础具有质量好、承载能力高、造价低、施工简便的优点，被广泛应用于桥梁基础工程。桩基施工从钻孔到混凝土灌注的每一个工作环节都需要周密的安排和严谨的操作，尤其是施工准备工作，它直接影响到桩基的工程质量，施工中会出现断桩（全断面夹泥、孔洞）和缺陷桩（离析、蜂窝、缩颈等），它直接影响工程的质量，钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定及围护结构的安全。 一、钻孔施工中常见的事故 1.孔位出现偏差 桩位出现偏差的主要原因在计算桩位坐标时失误，由于施工中测量人员计算错误，审核不细导致出现工程事故，所以在桩位放样前测量人员、工程技术人员一定要仔细核算，确保准确无误。 2.停钻换机造成偏位 桥梁工程地质条件比较复杂，对不同的地质应选择相应的钻机。对第四纪河床冲积层（砂土、粘土、黄土、淤泥）一般采用回旋钻机，对风化岩层、河床砂砾石层一般采用冲击式钻机，对复杂的地质条件（地层不均匀）含大块孤石的砂土层，采用冲击钻与回旋钻配合钻孔或采用地质岩芯钻机，换机中钻机就位偏差造成孔位偏差。 3.塌孔 塌孔在灌注桩施工过程中是经常遇到的事。其特征是孔内水位突然下降，孔口有水泡，出渣量显著增加，进尺困难或不进尺，钻机负荷明显增加，若处理不及时将埋钻或造成废孔。当地区水位变化太大时，采用适当的方法保持水头相对稳定。发现塌孔．判明坍塌位置．分析塌孔原因，针对坍塌的情况采取可行的措施，如果坍塌的水量较小可继续钻孔，回填砂和黏质土混合物到塌孔处以上lm～2m继续钻孔。随时注意坍塌数量的变化。若塌孔不能控制，立刻拆除钻机护筒回填钻孔，重新埋设护筒再钻。由于清孔或钢筋骨架吊入造成塌孔时，应立即停止清孔或将钢筋骨架吊出，利用钻孔机具搅动添加泥浆护壁，同时将坍塌物清理干净，待塌孔稳定后重新清孔和安装钢筋骨架。 二、施工工艺 1.钻孔 （1）采用上海探矿机械厂GPS-20型钻机，正循环施工。调整钻头中心与测放好的桩位中心对中，确保钻机就位时钻杆垂直。 （2）报请监理人员检验，同意之后方可开钻。先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输到孔内一定数量后，开始钻进。 刚开始时，进尺应适当控制，在护简刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1ITI后，可按土质以正常速度钻进。 （3）钻孔过程中每1h～2h检测一次泥浆指标，注意及时调整，使其符合规范要求。每钻进2m～3m检查孔径、竖直度，同时注意土层变化，与地质资料进行核对，若与勘察设计所提供的地质资料不符，要请示监理工程师和设计代表，经判明后再继续钻孔，合理调整钻进速度与钻压等参数。采用减压法钻进，使钻杆维持垂直状态，钻头回转平稳，减少斜孔、扩孔和弯孔的发生。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加沉淀。 （4）钻孔中保持孔内的泥浆面（水头）高度，若突然发生泥浆面降低或升高，应立即将钻头提出孔外，向有关人员汇报，查明原因，分析判断发生的情况后再继续钻进。 2.清孔 （1）钻进达到设计标高后，立即进行终孔检查（孔深、孔径、倾斜度等），符合设计要求后进行第一次清孔。 （2）清孔时必须注意保持水头高度为～，同时必须控制好泥浆指标，避免因泥浆相对密度下降导致塌孔。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。 （3）在导管安装完毕后，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如不符合规定，应进行第二次清孔。 三、钻孔灌注桩基础施工中的问题及防治措施 钻孔灌注桩的主要问题、产生原因及相应的防治措施列举如下。 1.桩底地基承载力不足 原因：桩端没有支承在持力层上面。 防治措施：这种情况一般出现在复杂地层，这种地层一般最好取芯检验。如不能钻孔取芯，要参照邻近取芯情况，钻速、泥浆返上的`岩屑及钻进情况（一般钻进至微风化岩时，钻头不蹩钻，主要钻杆振动不很厉害，钻进声音感觉较好）、工程地质资料进行综合考虑。 缩径（孔径小于设计孔径）原因：塑性土膨胀。 防治措施：成孔时应加大泵量，加快成孔速度，快速通过。在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。如出现缩径．采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。 桩底沉渣量过大原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。 防治措施：（1）认真检查，采用正确的测绳和测锤（2）一次清孔后，如不符合要求，要采取措施，改善泥浆性能，延长清孔时间。（3）在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可再利用导管进行，即准备一个接头，一头接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0．4m，在接管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔能及时有效保证桩底干净。 2.钢筋笼上浮 原因：（1）当砼灌注至钢筋笼下，若此时提升导管且导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇注的砼自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮（2）由于砼灌注钢筋笼且导管埋深 较大时，其上层砼因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳砼与钢筋有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上砼从导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。 防治措施：（1）灌注砼过程中，应随时掌握砼浇注标高及导管埋深，当砼埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上（2）当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。 断桩原因：（1）灌注砼过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因：一是当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使砼强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏。二是泥浆过稠，如果估算或测砼面难，在测量导管埋深时，对砼浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生提漏．引起断桩：（2）灌注时间过长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故；（3）导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后砼不能及时冲填，造成泥浆填入，引发断桩。 防治方法：（1）认真做好清孔，防止孔壁坍塌；（2）尽可能提高砼浇注速度：一是开始浇砼时尽量积累大量砼，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。二是快速连续浇注，使砼和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞：（3）提升导管要准确可靠，灌注砼过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程（4）灌注水下砼前检查导管是否漏水、弯曲和缺陷发现问题及时更换。 四、结语 桩基是整个桥梁的命脉所在，是桥梁施工的关键环节，钻孔灌注桩的施工工艺复杂，干扰因素多，施工难度大。在施工中，应结合工程的实际，按照设计文件与施工规范的要求，选取合理的施工工艺，坚持以预防为主的原则，采取有效的措施进行施工控制，及时解决施工过程中出现的各种问题，才能保质保量地完成任务。 参考文献： [1]刘自明.桥梁工程检测
手册[M]，北京：人民交通出版社.2001 [2]交通部第一公路工程总公司．公路施工手册：桥涵（上册）[M].人民交通出版社.2000
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