涠北管线工程地质钻探流程分析

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摘要：钻探技术设备是钻孔工程中的关键组成部分，会随着钻探工艺和钻探方法发展而变化，钻探技术设备的性能会在很大程度上影响钻探技术水平的进一步发展。文章以涠洲端部某工程项目作为研究对象，着重分析钻探工艺的流程，总结出地址钻探技术的关键点，并提出合理的应对措施，以期为同类型的工程项目提供一定的参考价值。

关键词：地质钻探；管线工程；钻探方法；勘察技术

1工程概况

涠洲端部某工程项目的设计方案为，在涠洲端部的标准段建设干气管道，管道沿线总长度设计为69.5km，管道的直径设计为30.48cm，利用干气管道将干气输送至北海铁山港进行销售，干气输送管道的输送能力初步设计为5亿m3。在干气接收点铁山港建设一个首站，这个首站应该具备接收干气、过滤、计数等方面的功能。铁山钢首站建设一座生活用房，生活房按照4个人的标准进行设计；构建一条地下电缆，直接从周围电网输电，为铁山港首站提供充足的电源。此外，配备一台采油发电机作为应急电源。

2钻探技术标准

2.1终孔条件

标准段沿线钻孔（这里所提及的钻孔包括静力触探试验孔）：该部分的起止桩号为CZK09～CZK10，实际钻孔深度均超过了10m，其他路段钻孔深度均超过5m。需要额外说明的是，静力触探试验孔在满足终孔试验要求的情况下可以提前停止钻孔作业。特殊路段钻孔（这里所提及的钻孔包括静力触探试验孔）：该部分的起止桩号为TZK02～TZK04，钻孔深度均超过了20m，其他路段钻孔深度不得低于10m，需要额外说明的一点是，静力触探试验孔在满足终孔试验要求的情况下可以提前停止钻孔作业。静力触探试验孔停止钻孔的条件是达到以下任意一项要求即可：钻入深度达到了海平面以下5～10m；已经超出了钻孔设备作业最大深度；锥尖的阻力超出50MPa；钻头的倾斜度超出设计要求的5%[1]。

2.2静力触探试验

静力触探试验严格按照《水运工程静力触探技术规程》（JTS/T242-2020）进行作业，实际钻孔的速度控制在20mm/s。2.3取样要求结合现行的地质勘察规范《海底电缆管道路由勘察规范》（GB/T17502-2009）中的要求，所有钻孔都必须现场取样来分析土层的类型，取样的间距通常保持在1～1.5m，关键性单元内的土体的采样数量不得低于6个，所有采集到的样品现场必须拍照记录。

2.4室内试验

（1）黏性土指标：饱和度、天然中度、液限、塑限、含水量、压缩系数、固结系数、孔隙率、液限指数、相对密度。（2）粉土试验项目：上述黏性土的试验指标全部需要添加黏粒含量检测项目；动三轴试验。（3）砂土：颗粒分析、动三轴试验、三轴固结排水剪切。（4）碎石土：颗粒分析。（5）岩石：抗压强度、天然密度、饱和度。（6）水、土的化学分析：水质分析。（7）其他说明：碳酸盐土应该检测碳酸盐的含量，有机质土应该检测有机质的含量。

2.5采用的平面坐标系和高程基准

此次勘察活动采用的是2000国家大地坐标系，深度基准则是以地区内的最低海潮面为标准。测量控制点数据直接由建设单位提供。测量控制点的具体数据如表1所示。

3钻探技术措施

3.1勘察工作量布置

从设计图纸提供的信息看，该项目前期的勘察工作总计需要设置91个钻孔，其中标准段需要设置71个钻孔，钻孔编号为CZK01～CZK67，CJZK68～CJZK71；特殊路段需要设置20个钻孔，钻孔编号为TZK01～TZK14，TJZK15～TJZK20；海上静力触探试验孔的数量为40个，其中，标准段试验孔的数量为31个，钻孔编号为CCPT01～CCPT29CJCPT30～CJCPT31，特殊路段试验孔的数量为9个，试验孔的编号为TCPT01～TCPT09。

3.2钻探勘察方法

结合此次勘察作业的目标以及具体需求，在施工现场收集相关资料，对其进行全面的分析，基于此，结合该项目的设计要求，使用原位勘察法、地质钻探法、小型贯入仪试验、室内试验等方法展开实际勘察作业，结合勘察作业的结果对施工现场的地质条件作业科学精准的评估。

3.3勘探点定位测量

海上勘探点使用的是TrimbleSPS351信标，利用GPS完成定位及抛锚作业，当钻探钻抛锚并稳定以后，则应使用GPS设备，结合建设单位提供的控制点数据对钻孔位置进行校正。假若钻孔部位的误差未超过1m，则可以通知钻探人员进行下管作业，当套管下放且稳定后，应复核孔口部位的坐标，孔口部位的高程可以利用多波速勘察方法进行测量[2]。

3.4取样

结合勘察取土的规范要求流程以及勘察技术具体要求来看，取土应该按照1～1.5m为间隔进行取样。面对软土层时，应该使用薄壁取土器来取出Ⅰ级土样；面对可塑-硬塑状黏性土地层时，应该使用常规性的厚壁取土器来取出Ⅰ级土样；面对坚硬土时，应该使用回转取土器来取出Ⅰ级土样。勘察路线沿线根据线路的走向，分别设置4个部位进行取样作业，取出来的样品应该进行腐蚀性试验[3]。样品被取出来后，应使用石蜡密封，并置于阴凉场所，运输过程中不得损坏样本。

3.5原位测试

（1）标准贯入试验。试验设备的规格参数：灌入器的长度应该为810mm，灌入器的内径应该为35mm、灌入器的外径应该为51mm、自动落锤的质量应该为63.5kg。（2）小型贯入仪试验。实际试验过程中应该严格按照以下要求进行作业：试验应该从样本两侧开始进行试验；贯入过程中尽可能地避免空隙部位、坚硬物；贯入点及边缘的距离与平行贯入点之间的距离不得低于测量头直径的3倍；每一个取出来的样本最少进行3次平行试验，最终的试验结果以各次试验结果的平均值作为结果；每次进行试验以后都应该将样本头部的泥土清理干净，确保试验结果的精准线；试验结构应该描绘至钻孔柱状图中。（3）小型十字板剪切试验。实际试验过程中应该严格按照以下要求进行作业：剪切试验应该是将样本的两侧截取掉；将土样表面的泥土清理干净，将剪力板以垂直的状态放置在待检测土样中，插入的深度应该与剪力板的高度保持吻合；每一个取出来的样本最少进行3次平行试验，最终的试验结果以各次试验结果的平均值作为结果；每次进行试验以后都应该将样本头部的泥土清理干净，确保试验结果的精准线；试验结构应该描绘至钻孔柱状图中。（4）海上孔压静力触探试验。静力触探试验使用的是10t的勘察设备。该项目内静力触探试验系统配备有4个转轮，能提供充足的压力，以保证探杆的牢固性，在强大的压力下，探杆会以2cm/s的速度均速贯入至地下。该试验系统可以为探杆提供100kN的反作用力，同时系统配备诸多个传感器，这些传感器会持续性检测设备贯入的倾斜度与荷载。（5）试验过程：在正式试验前，必须保证所有探头的透水石均处理真空状态；透水石在装置前，应将硅油填充在孔压测量仪器的空隙中；通过读取是眼前的零漂系数来确定探头的运行状态正常与否；将检测仪器沉入海底，并持续性观察设备的倾斜度。当达到终孔条件以后，应该提升探杆的高度，将探头处于空载条件下的飘零系数进行记录。

3.6室内试验

样品被取出来以后，应该使用石蜡进行密封处理，将密封处理以后的样本放置在阴凉场所，运输过程中不得损坏样本。（1）一般物理性质试验：含水量、液限、塑限、密度等试验。（2）强度试验：抗压强度、排水试验、排水不固结试验等。（3）固结试验：压缩系数、固结系数等。（4）特殊性试验：有机质含量、碳酸盐含量。

4结束语

海上钻探作业过程中所面临的地下管线种类非常多，加之地下管线分布混乱，一旦处理不妥善，就会导致地下管线出现损伤，进而导致各种不良影响。诚然，地下管线保护不但需要合理的规范、科学的设计，还应该发挥出建设主管部门的作用，这样才能高效达到地质钻探的目标。

参考文献：

[1]王玉琴,高树全.综合超前地质预报技术在贵南铁路岩溶隧道中的应用[J].工程地球物理学报,2021(4):538-546.

[2]王杰,张昭,李立湘,等.大口径绳索取心工艺在水文地质钻探中的应用[J].资源信息与工程,2021,36(4):82-85+88.

[3]冉恒谦,梁健,张林霞,等.“十三五”地质钻探工程技术发展回顾及“十四五”展望[C]//中国地质学会.第二十一届全国探矿工程（岩土钻掘工程）学术交流年会论文集.北京:中国地质学会探矿工程专业委员会,2021:13.

作者：李肖 唐正浩 单位：中交第四航务工程勘察设计院有限公司