输气管道工程地质勘察技术研究.docx
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1、输气管道工程地质勘察技术研究1穿越工程概况(1)工程背景。黄冈大冶天然气输气管道(以下简称黄大线)为鄂东地区连接西气东输、川气东送两条国家级输气干线的支干线。输气管道拟采用定向钻的施工方法于黄冈和鄂州之间穿越长江。穿越隧道长度近27km,穿越处长江江面常水位宽度约1700m,江堤之间的宽度约2290m。(2)穿越段地质概况。穿越段位于扬子断块的桐柏大别断隆与下扬子隆陷带接壤处。30km半径范围内,主要分布襄樊广济断裂、麻城团风断裂、巴河断裂3条大断裂,其中襄樊广济断裂从穿越段南端通过。穿越段两岸地势开阔平坦,水陆交通便利。覆盖层厚1135m,总体呈北厚南薄状。从上至下依次为黏性土、粉细砂及卵砾
2、石等。下伏基岩为白垩第三系东湖群、二叠系栖霞组及茅口组地层,岩层走向与穿越轴线近直交,倾角陡立,岩性以中厚厚层浅灰钙质砂岩、砾岩、紫红色泥质砂岩居多,其次为含绢云母粉砂岩、灰质白云岩、碳质灰岩、钙质砂岩、泥岩,以及沿襄樊广济断裂侵入的安山质火山岩等。襄樊广济断裂从穿越河段南岸通过,在穿越断面上的水平宽度大于300m,构造岩主要由碎块岩、含角砾碎裂岩、碎粉岩、含角砾糜棱岩组成,岩体破碎、性状较差。穿越段岩体风化整体上具垂直分带性。强风化带岩体分布不连续,铅直厚一般为0545m,受襄樊广济断裂影响,穿越段南侧强风化岩体分布厚度较大,达2585m,襄樊广济断裂主断带强风带岩体铅直厚度在30m以上;中
3、等风化带岩体铅直厚度一般为312m,南岸襄樊广济断裂影响带一般呈中等风化状;本次勘察未揭穿微风化带。长江是该区域的最低排泄基准面,地表水总体向长江排泄。地下水按埋藏和径流条件可分为孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水等。2地质勘察难点分析从地质条件看,襄樊广济断裂、巴河断裂等区域性的大断裂分别从穿越段南端和近场区通过,穿越段沿线还分布深厚覆盖层(厚度近30m,主要岩性有黏性土、砂、圆砾及卵石);且下伏灰岩、灰质白云岩等碳酸盐岩,及砾岩、钙质砂岩、泥质砂岩、泥岩等软硬极为不一的沉积岩,和沿断裂侵入的各类火成岩。长江复杂的地理特点及穿越段特有的复杂地质条件给勘察、设计、施工带来了诸多难题,主要包含以下3个方
4、面。(1)黄大线长江穿越段南岸分布有襄樊广济大断裂,且断裂带规模逾600m,定向钻隧道需斜穿断裂带300余米。断裂带规模大,地质条件复杂,之前国内尚无大型定向钻穿越的成功经验,因此,能否准确查明断裂带地质条件,成为制约该次穿越成败的重要因素。(2)河床南侧,定向钻穿越隧道沿线分布有厚达约230m的可溶岩灰岩及灰质白云岩,可溶岩体内发育的溶洞、脉状透水通道使定向钻施工面临巨大风险,存在掉钻、卡钻、泥浆外泄或地下水渗漏等问题。(3)河床中部,定向钻穿越隧道沿线分布厚达近480m的砾岩,砾岩基质与砾石的软硬不均,是定向钻导向施工的一大难题,同时砾石原岩大部为灰岩、石英质岩等岩石,其岩质坚硬,部分颗粒
5、较大,定向钻钻进施工难以将其破碎,还为施工排渣带来较大困难。因此,能否准确查明砾岩内砾石成分、颗粒大小、级配等参数,从而制定合理、有效的施工处理方案显得尤为重要。3勘察研究概况与实施情况(1)区域性断裂带勘察、研究概况与实施情况。区域性断裂襄樊广济大断裂从穿越段南端通过,定向钻需穿越断裂带至少300m,之前国内外尚无大型水域定向钻穿越的成功经验。鉴于此,在勘察时除采用传统小口径钻探外,还结合了声波、高密度电法及松散岩土层可视化探查技术等综合手段。首先,通过小口径钻探基本查明了穿越段范围内断裂带主要岩性及其性状特征。其次,采用钻孔声波和地表高密电法测试,统计分析不同性状岩体的声波波速和电阻率反映
6、值,以高密度电法测试剖面结合钻孔揭露情况,为深埋地下的断裂带进行构造和岩性分带。然后采用补充勘探和松散岩土层可视化探查技术,对穿越段关键部位进行地质验证和地质信息收集,查明断裂带的空间展布、构造岩和沿断裂侵入岩体的特征及分布规律,以此充分研究定向钻施工可能遇到的地质问题。针对各种问题存在的部位,提出切实可行的解决方案,为首次实现大型水域定向钻成功穿越区域性断裂奠定了坚实基础。(2)可溶岩灰岩层勘察、研究概况与实施情况。穿越段河床南侧分布可溶岩灰岩及灰质白云岩,岩体内发育的溶洞及存在的脉状透水体使定向钻施工面临巨大风险,可能引起泥浆外泄或地下水涌漏等问题。勘察期间,建立了以钻孔连续水文试验及井下
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