我国喀斯特地貌分布之广泛，类型之多，为世界所罕见，主要集中在云贵高原和四川西南部，见图1。在我国，作为喀斯特地貌发育的物质基础──碳酸盐类岩石(如石灰石、白云岩、石膏和岩盐等)分布很广。据不完全统计，总面积达200万平方公里，其中裸露的碳酸盐类岩石面积约130万平方公里，约占全国总面积的1/7；埋藏的碳酸盐岩石面积约70万平方公里。碳酸盐岩石在全国各省区均有分布，但以桂、黔和滇东部地区分布最广。湘西、鄂西、川东、鲁、晋等地，碳酸盐岩石分布的面积也较广。
图1 中国喀斯特分布图
随着管网建设的不断深入，岩溶地质定向钻穿越工程不断涌现，相关的勘察、设计问题也逐步暴露，国内相关专家对于定向钻穿越岩溶地质的施工方法进行了部分研究，对于高密度电法在岩溶地质的应用及对于声学浅地层剖面探测方法的也有介绍；但对于岩溶地质的勘察方法与设计技术的融合未见有研究，下面以粤北某江定向钻穿越为例，说明和探讨定向钻穿越工程中的勘察方法与设计技术，以实现在岩溶地质条件下获取详实地质勘察资料、选择适合的穿越位置及轴线，最大程度的减少穿越难度和风险，确保穿越工程顺利、成功实施。
1.某江定向钻穿越
1.1工程概况
穿越位置位于广东省清远市，见图2。穿越处设计压力为9.2MPa，管径为D610mm，穿越段壁厚12.7mm，管材为L450M直缝埋弧焊钢管，防腐采用常温型加强级3 LPE。
图53-2 某江穿越位置
1)位置选择
从区域地质图中查阅，某江所处的英德市为岩溶极发育区，根据线路的总体走向、现场地形地貌及城镇规划情况，设计选择了5个比选断面，考虑到经济性，对5处断面先进行物探，根据物探成果发现北侧及南侧路由处溶洞发育程度要远高于中间路由，初步选定断面3、断面4 两处穿越位置进行初步勘察，见图3。
对断面4两侧进行钻孔，发现溶洞极为发育，且无明显的规律性，施工风险过大，因此，断面4不再作为穿越断面。
为充分揭露岩溶发育情况，确认断面3是否满足施工要求，又在其上下游布设了2道物探线，结合物探、钻探成果，发现除东岸岩溶发育外，西岸及河床底部深处发育一般。最终选定断面3作为穿越断面，为完全揭露溶洞情况，对局部地段钻孔间距缩减到了25m，钻孔深度达到了80m。
图3 物探断面
2)地质条件
穿越场区及附近发现的不良地质作用主要为岩溶，受构造影响，在穿越断面的两岸和河床部位呈现不同发育规律，现以东岸（入土端）、西岸（出土端）和河床部位的顺序分别叙述其发育规律。
（1）东岸（入土端）
东岸位于某江复向斜的东翼，层面的倾角较陡，一般70-82°，局部直立。距离东岸约5km是官坪大断裂，东岸受此断裂的影响，下伏灰岩比较破碎，岩溶非常的发育，位于东岸的15个钻孔中11个钻孔存在岩溶，岩溶率为73%，岩溶钻孔主要位于靠近东岸岸边部位，发育深度集中27m-55m的埋深范围内，55m以下存在零星溶洞，竖向尺寸在0.50m-18.70m之间。充填物为软塑-可塑粉质黏土、松散的砂土和卵石等，充填型溶洞占74%，半填充占12%，空洞占14%。东岸岩溶发育情况见图4。
图4 东岸岩溶发育情况
（2）西岸(出土端)
西岸属于某江复向斜的西翼，附近未见其他大型断裂，未受东侧官坪大断裂的影响，因此岩溶总体上沿岩层面发育，从布置的9个钻孔揭露的岩溶统计来看，西岸岸边未发现岩溶，只有远离岸边的ZK2和ZK5钻孔揭露到岩溶，钻孔岩溶率为22.2%，竖向尺寸为13.90～18.60m，因此西岸的岩溶不发育，岩体比较完整。西岸岩溶发育情况见图5.
图5 西岸岩溶发育情况
（3）河床部位
河床部位首先进行了高密度电法勘探，其中有5处异常，并在物探异常区域布置5个钻孔（ZK25、ZK28、ZK16、ZK12和ZK19），开展钻探进行验证。从目前的钻探情况来看，物探异常的位置基本准确。岩溶主要分布在32m深度范围以上，深度超过32m以后未见岩溶，岩体处局部含碳较高成薄片状，岩体总体上为较完整。河床部位岩溶发育情况见图6。
图6 河床部位岩溶发育情况
（4）方案设计
为尽可能避开溶洞区，入土角为20°，出土角为16°。河床最低点下管顶最小埋深为62.2m，设计冲刷线以下管顶最小埋深22.2m，穿越管线主要从黏性土、细砂、卵石、中等风化灰岩中通过，见图7。西岸岸边下管顶埋深为40.7m，东岸岸边下管顶埋深为67m。设计考虑定向钻曲率半径为1500D，定向钻穿越段最低点（即中间直管段处）管道管顶埋深62.2m。
考虑到东岸岩溶发育，轴线无法完全避开小溶洞，设计要求施工中遇到溶洞时，应抽回钻杆，卸掉钻头，采取压力注浆的方式对溶洞进行充填加固。
图7东岸部分轴线穿越溶洞
由于设计在位置和轴线选择时规避了大量的溶洞地质风险，并且对于小型溶洞考虑了合理的措施，尽管施工过程中也发生了一些卡钻、局部漏浆等问题，但整体施工过程未发生大的事故，也没有因为遇见溶洞而变更情况，项目整体实施比较顺利，工期较预计提前了2个月。
对于定向钻穿越而言，勘察和设计是密不可分的，缺一不可。通过以上定向钻勘察、设计过程的分析可以看出，某江穿越比较成功，顺利的完成了施工，但也可以看出，某江的钻探总进尺达到了1600m，花费了大量的时间和费用，经济性较差。
对于岩溶区定向钻，不可一概而论，需要根据情况来找到合适的解决方案。
1）加大勘察设计的融合力度
（1）项目伊始，应结合区域地质条件，对于岩溶区的河流、山体穿越一定要多选断面进行位置比选；
（2）对于比选断面不要急于开展钻探工作，先进行必要的物探，通过物探成果优先2~3个断面；
（3）结合局部的钻探验证，最终锁定一个穿越断面进行最终的详细勘察；
（4）钻孔的间距在满足规范的前提下，对于局部地段要加密，确保完全揭露岩溶情况；
（5）物探必须采用2~3种物探方法相互佐证。对于地形特殊的穿越工程，应考虑垂直钻孔+水平钻孔的组合钻探方法，解决单一钻探无法解决的问题，同时，对于中间成果要及时反馈给设计，并根据设计提供的轴线进行针对性的勘察。
2）进行专项技术研究
据不完全统计，岩溶地质定向钻成功案例中绝大多数为D610mm及以下管径的穿越工程，大管径的成功案例鲜有报道。
对于岩溶地质定向钻而言，主要风险有掉钻、偏钻、卡钻、抱钻、泥浆漏失、防腐层损坏等，随着管径的大加，扩孔级数增加，这些风险发生概率将大大增加，因此，有必要对大管径的岩溶定向钻开展专项技术研究，完善和提高定向钻施工工艺，满足日趋增多的大口径定向钻在喀斯特地形地貌条件的穿越工程需要。
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