定向钻探在某大埋深隧道岩溶勘察中的应用
摘要：该文主要讨论了定向钻探在大埋深隧道岩溶中的应用。以某隧道溶洞勘察为例，该工程采用定向钻探查明了溶洞的分布规律，为岩溶治理的设计与施工提供了可靠地设计依据，该工程说明定向钻探在隧道大埋深岩溶勘察中是更准确、更经济的勘探手段。 关键词：定向钻探 大埋深隧道岩溶 勘察 0引言 岩溶是碳酸盐地区普遍发育的不良地质作用之一，其对公路、铁路等基础设施的建设常造成较大影响，因此如何准确预测及评价岩溶的发育及分布规律刻不容缓，目前探测岩溶的勘探手段主要有物探及钻探两种手段，物探手段虽然成本低廉，但其探测岩溶时，受外界环境影响较大，且其存在多解性，常会做出错误的分析，因此，钻探才是最直接、最可靠的勘探手段，常用的钻探手段为垂直钻探，但其在某种特定情况下，并不经济，反之定向钻台却更经济。以某大埋深隧道岩溶勘察工程实例为例，说明定向钻在大埋深隧道勘察中的应用。 1工程概况 该隧道位于中条山分水岭高地，属越岭隧道。洞顶山体最高海拔461.86m，山顶呈浑园状，山体雄厚，发育有近东西向宽阔平缓短小沟谷洼地相间分布。该隧道全长1914米，设计标高228.525～262.264m,为上下行分离的独立双洞隧道,内轮廓净7.7m,内轮廓净宽12.1m。隧道右线进口掘进至K11+376掌子面处，岩石为变为强风化灰岩，围岩整体上节理裂隙发育，围岩破碎，完整性较差。掌子面附近瞬间坍塌，大量砂土涌出（约600～700m3），其中有5榀拱架直接压垮埋入土中，部分机具被掩埋。 经过各方专家多次亲临隧道塌方、涌砂现场，对隧道塌方、涌砂情况进行分析，初步判断该隧道K11+376处左上方发育有一定规模的溶洞。故本次勘察的重点问题是查明溶洞与隧道位置关系、溶洞对隧道影响范围、地下水发育情况、溶洞充填物的物理力学性质及含水情况等，为隧道加固治理设计与施工提供完整详细的工程地质资料。 2勘察方案分析 2.1 物探方案分析 根据业主及设计方提供的相关资料以及我院技术人员现场踏勘，该隧道施工期间一直采用物探方法进行超前地质预报，但由于物探方法的局限性或隧道工程地质条件的复杂性，采用目前常规的工程物探手段效果并不理想，故排除采用物探手段。 2.2 钻孔方案分析与布设 由于隧道埋置深度较大约200m，垂直钻孔的误差大、成本高、工期长；溶洞范围及特征难以查清。故不宜直接采用垂直钻孔方案。 经技术人员、施工单位及业主方有关人员现场沟通分析，并结合专家咨询意见，采用平行于隧道方向的水平钻孔，对隧道开挖施工进行超前预报，探测出隧道掌子面正前方的地层结构及不良地质作用的分布情况，并可对隧道围岩类别进行准确判别；采用与隧道有一定夹角的水平钻孔，可以探测出隧道侧壁以外一定范围内的的地层结构及不良地质作用的分布情况；采用倾斜钻孔，可以探测出隧道拱顶以上及隧道洞底面以下一定范围内的地层结构及不良地质作用的分布情况。 综上所述，结合场地的现状，采用水平钻孔和倾斜钻孔方案是经济合理的勘探手段。 3勘察成果应用 根据钻探揭露地层，该溶洞在隧道的左侧拱顶以上、左侧洞壁以外及左侧隧道底以下均有分布，该隧道掌子面附近，分布有一处规模较大的溶洞，经探测，该溶洞总体发育方向呈180°，溶洞最大宽度约10m，长约29.8m，高度大于40m，洞径相对较大，洞体为砾砂填充。本次勘察共布置钻16个，全部钻孔均穿透了溶洞，现将各钻孔揭露溶洞的深度列表如下“钻孔揭露溶洞情况表”。 溶洞与隧道在空间上呈立体交汇的复杂位置关系。为便于理解，技术人员根据钻探揭露底层成果采用cad绘制了岩溶与隧道的空间三位位置关系，现就空间位置的俯视、仰视、左视、右视、东南等轴测、东北等轴测、西南等轴测及西北等轴八个视角的位置关系立体图如下： 说明：照片中绿色隧道洞体为以施工完成的隧道部分，浅蓝色洞体为未开挖的隧道洞体，图中红色区域为溶洞范围，绿色直线为钻孔 4 结论： ⑴ 通过定向钻探，查明溶洞与隧道位置关系、溶洞对隧道影响范围、地下水发育情况、溶洞充填物的物理力学性质及含水情况等，为隧道加固治理设计与施工提供完整详细的工程地质资料。 ⑵ 定向钻探在隧道施工过程中可作为超前预报的可靠勘察手段，其超前预报成果是最准确，最直接的。 ⑶ 在碳酸盐地区的隧道施工中，应加强采用定向钻在超前预报工作中的应用。 参考文献： [1]《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92）．中国建筑工业出版社 [2]张洪威. 广州地铁越秀公园站暗挖隧道群的设计探讨[J]. 隧道建设 , 2001,(01) [3]钟勇.纳黔路岩溶隧道群勘察设计技术[J]. 西南公路, 2010,(04)