受控定向钻在地铁勘察中的应用
岩土新鲜事
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yantujie
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岩土工程勘察是为解决岩土工程问题而进行的工程地质测绘、勘探、测试分析、评价，以及形成岩土工程勘察报告的活动。勘察报告是地铁设计的必需的基础资料。竖向钻探可操作性强、技术成熟，是目前最主要的钻探方法。但传统竖向钻探往往会受到地面环境因素制约难以实施，勘察进场就成了制约地铁建设进度的关键节点。
可以控制钻进轨迹沿预先设计好的方向，延伸到目标层位。目前多用于管道拖拉管施工，
定向钻进技术要用到地铁勘察中，还要解决取样和试验测试问题
。
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定向钻进工程勘察有三大核心技术：
钻进取样、随钻测井和轨迹控制
；
顶驱系统将泥浆的液压能转换为机械能，从而驱动钻头回转切削岩土体，配合绳索取心或提钻取心，以及特制的取样器，可以实
现
取心和取样
。
下面让我们一起通过一段中海油田服务股份有限公司随钻测井系统和旋转导向钻井系统的视频，来了解一下
随钻测井和轨迹控制
的
技术原理。
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2016-2022国内主要受控定向钻进工程勘察案例
| 工程名称 |
日期 |
钻探进尺/m |
取心情况 |
|
徐州市轨道交通1号线徐州火车站区间勘察
|
2016 |
364 |
岩屑录井不取心 |
乌尉高速公路天山胜利隧道勘察 |
2020 |
2271 |
1003m和1900m两处取心 |
广州地铁7号线二期工程勘察 |
2020 |
190.1 |
全孔连续取心 |
|
广州市城区地下综合管廊下穿广州站勘察
|
2020 |
200 |
全孔连续取心 |
川藏铁路孜拉山隧道勘察 |
2021 |
1888.88 |
全孔连续取心 |
狮子洋主航道供水隧道勘察 |
2021 |
936.2 |
14次间断取心 |
广州南联络线DK6+500～DK7+100勘察 |
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受控定向钻进工程勘察，在地铁、公路、铁路、水利项目中均已有的成功应用案例。2016年徐州地铁为解决1号线穿徐州火车站岩溶勘察难题，在国内地铁勘察中首次开展定向钻进勘察，钻探进尺364m，岩屑录井没有取心，后来的项目一般都有间断或连续取心。
广州南联络线，连接广州站和广州南站，全长16km，线路以隧道为主，隧道埋深55-70m。该项目大部分位于城区，其中有600m房屋特别密集，不具备地面竖向钻探条件。
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广州南联络线项目定向钻进轨迹设计
为了解决勘察进场难题，该段采用定向钻进技术，在线位附近开阔处设置开孔点，设计一个主孔，两个分支孔；主孔位于隧道洞身下方，分支孔向上斜穿隧道洞身。
定向钻进勘察和竖向钻孔勘察的作业流程是一样的，都要钻孔、取样、测试。该项目中，定向钻进作业用时55天，总进尺965m，取样45组，完成主孔533m的声波和电阻率测
井。
勘察确认该段地层以泥质砂岩和含砾砂岩为主；通过取心和孔内物探，准确划分风化界线和岩性分界；结合室内试验，获得到隧道设计所需的岩土参数。
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广州南联络线定向钻进勘察成果
定向钻进不但能转弯，还可以分叉，是工程勘察向高精度、数智化发展的重要技术方向，具有广阔的应用前景。
当前，受控定向钻进技术在地铁勘察中的推广应用还有三个问题需要解决：
1、规范配套问题，定向钻进勘察方案设计和成果审查都没有对应的规范；
2、成本问题，目前定向钻进延米单价大约是竖向钻探的10-20倍；
3、取样测试问题，与定向钻进配套的取样测试设备和测试方法都还不够完善。
相信这些问题都会在工程实践中逐步得到解决。
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