非开挖工程定向钻在地基处理方面，主要是解决土洞、溶洞、溶隙等不良地质体的地基处理。随着非开挖技术在工程中的应用，在地基处理中定向钻技术已经得到了广泛的运用，而且在工程实践中也取得了很好的效果。目前在土洞及岩溶裂隙破碎带地区地基处理中定向钻技术应用比较多，但是定向钻技术在岩溶裂隙破碎带地区的地基处理也有自己的优势，通过对土洞及岩溶裂隙破碎带地区地基处理情况进行分析，希望能为类似工程提供借鉴和参考。 非开挖工程定向钻技术主要是利用定向钻机配套的动力设备，以旋转钻孔、扩孔、清孔等手段，对各种地质体进行钻孔作业的施工方法。下面就针对土洞及岩溶裂隙破碎带地区地基处理进行分析和探讨。
1.工程概况

仪长复线孔城河定向钻穿越工程起始于安徽省铜陵市麒麟镇泊塘以西，由西向穿越孔城河，终点为桐城市孔城镇的姜范圩村，穿越管道为3 LPE增强防腐涂层，外覆3 LPE增强防腐涂层，外覆环氧玻璃纤维防护涂层。

2.地层构成与特征

管道穿越工程场地，上部覆盖有新近造土（Q4mL）、第四纪冲洪积粉质粘土和中砂，下部为白垩纪火山角砾岩（K2）和奥陶纪白云质灰岩（O3）。在钻井所暴露的深度范围内，下面是从上到下的地层。

①无土层：多色、潮湿、疏松~略致密，以粘土为主，含有少量中、粗砂粒和碎石，部分地区含有植物根。本区只有ZK04和ZK07两个钻井发现了这一层，其厚度为1.60-3.10米，其底部高程为12.41-14.84米，底部厚度为1.60-3.10米。

②层粉质土：褐黄色至灰褐色，软化至硬化，部分为硬化，质地较为均一，断面略具光亮，干强度、韧度为低至中等，不具振动反应，含少量腐殖质。这一层的厚度为2.20-9.60米，底部高度为1.50-15.64米，底部深度为2.20-10.20米。

③一层中砂：中黄、密、饱水，以石英、长石为主，夹有微量云母，分选好，砂质纯净。本区只有ZK06,ZK08,ZK09,ZK10和ZK12这几个钻井暴露了这一层，其厚度为0.50米至3.80米，其底部高度为2.23米至3.98米，底部厚度为6.00米至10.10米。

④组强风化火山角砾岩：黄-红棕色，原岩结构基本被破坏，岩心较为破碎，岩心多为夹角砂粒，部分夹角砂粒粒径在3-50毫米之间，部分夹角砂粒为夹角砂，部分夹角砂粒为短柱，岩心率在70%-75%之间，裂缝发育，钻井难度大。在现场只有ZK01和ZK07~ZK13两个钻孔对这一层进行了揭露，这一层的厚度为2.10 m~34.00 m，层的底部高度为-22.67 m~0.95 m，层的底部深度为11.40 m~40.00 m，在勘探过程中，在探测的深度范围内，所有的钻孔都没有发现这一层，最大的揭露厚度为34.00 m.

⑤1层为强风化的白云质灰岩，为红棕色至灰白色，原始岩石的构造已经被破坏得七七八八，岩心比较破碎，多为砂砾，部分为碎块状，砾石的粒度在3-80毫米之间，取芯率在70%-75%之间， RQD在10%左右，裂缝发育，钻井比较困难。本区只发现了ZK03-ZK06井段，厚度为6.00-32.50米，底部高程为-30-50米至-3-68米，底部厚度为12.00-40米。这是一种灰白色、晶体结构、块状构造，岩芯呈短柱状，局部呈碎块状，裂隙发育，局部可以看到明显的溶蚀现象，ZK06号钻孔17.0-19.3 m为溶洞，砂砾全填充，ZK07号钻孔19.2~20.3 m为溶洞，没有填充，23.4~26.4 m为溶洞，砂砾及粘土全填充，ZK11号钻孔11.5~12.5 m为溶洞，粘土及碎石全填充，28.3~28.8 m为溶洞，无填充，ZK12号钻孔27.6~28.6 m为溶洞，无填充，ZK13号钻孔18.5~19.3 m为溶洞，无填充。岩心率在80-95%之间，相对质量密度在60-85%之间，裂缝普遍发育，钻进困难。本区ZK02井和ZK06井、ZK13井对其进行了暴露，并在勘探过程中没有暴露，暴露最大厚度为30.80米。该层的饱和单轴压缩强度在26.84-72.72 MPa之间，平均为42.88 MPa，标准值为35.82 MPa，属于一种比较坚硬的岩石，岩体的基本质量等级为Ⅲ级。

3.存在问题和下一步施工方法

前期定向钻穿（导流和扩孔）施工发现，孔城河隧道穿越层岩体破坏严重，易卡钻，成孔困难，塌方危险性高。钻井中出现了裂缝、洞穴，洞穴中的充填材料呈流塑性，导致了钻头的突沉卡钻；裂缝、岩溶的存在会引起钻井液的大量渗漏、返流不畅、钻屑不能被有效地带走、积屑瘤等。经勘测机构对岩心的复验，证实该岩心为白云质灰岩，容易形成洞穴。《油气管道工程复杂地质水平定向钻穿越施工工法》（DEC-OGP-G-PL-009-2020-1）中，针对破碎岩层和交错层，提出了开挖换填、套管隔离和注浆固化三种不同的施工方法，并给出了相应的解决方案。在该工程中，破碎段、裂隙、溶洞等地层的平均深度在25 m左右，套管隔离通常是在进土点的两侧100 m以内，而本项目所跨越的全部线路中，地层岩石破碎，有裂隙、溶洞等，因此，实施套管隔离难度大，工期长，成本高。为降低塌方和卡钻的危险，对破裂段的地层、裂隙和岩溶充填物进行了注浆加固。在距离出土点30米处的导孔处，在挖掘过程中，在挖掘过程中，在挖掘过程中，用钢板桩进行支撑，以防止塌方卡钻，保证泥浆循环通畅，便于管线回拉。

4. 施工方案

4.1施工方法

以现场的实际勘察情况以及施工的重要性为依据，并结合当前对各种地质情况进行加固处理的经验做法，对此地质采取了注浆加固措施，使用了 WSS辐射灌浆，成孔为小型机械钻孔。为确保管线的稳定，在施工过程中采用了机械钻孔灌浆的方法。使用隧道钻机成孔注浆措施进行施工，布孔间距为2 m×2 m （根据地质变化的不同，可以在现场进行调整），使用的是注 WSS无收缩工法浆液，压力控制在1.0 MPa~3 MPa之间；其抗压强度为0.8MPa-10MPa，渗透系数 K为10—5厘米/秒~10—7厘米/秒。

（1）注浆孔布设示意图见图1。

图1注浆孔布设示意图

(2)在穿过该中心线的方向上，累积了305 m的长度。

1)在这些洞穴中，有5个总长度为229米，每个洞穴向两边各3米，总共为259米。

2)在距离出土点0m-76m的范围内，除了由岩溶地球物理勘探确定的溶洞发育区域，所经过的地层为粉质粘土和火山角砾岩，在导孔施工时塌陷严重，不能成孔；在Φ480号钻孔扩容时，距离出土位置34米，56米处发生了塌方。在离出土位置30 m处的浅层区域内，在挖土前用钢板桩进行支撑，并使泥浆循环通畅；距出土区30-76米（46米），灌浆长度46米。

(3)在中线的竖直方向上，长度为11 m。梅花孔布置，孔间距为2米。

(4)以竖直向下的倾角进行灌浆，并按照穿过的曲线来决定灌浆深度。

4.2二重管无收缩双液WSS工法注浆的特点

二层套管无收缩 WSS工法灌浆技术是一项由日本引进的新型地质改造技术，具有世界上最先进的技术，该技术可以将各种地质条件进行100%的充填，从而使原有的地层结构和物性发生变化，从而提高了地层的密度，从而提高了地基的抗压强度，从而实现了对地层的固结，可以一次在一个灌浆范围内进行一次对地层进行加固，并且注浆材料为环境友好型，不会对河水和地下水造成污染，是该工程中最为高效的一种施工方式。（1）使用了特殊的终端监测装置和二重管注塑方法，使得注塑系统装置简单，针对性强，成功率高，经济。（2）能够进行初级和次级注入的转换，环路转换设备易于实现，因此能够实现复合注入。（3）瞬结性一次灌浆与渗透性二次灌浆的组合比例，可在对地层进行改进时任意设置，适用于从粘土，砂质，到含大量地下水的砂层，甚至是更为复杂的复合地层。（4）辅助注浆是一种具有渗透特性的泥浆，具有较低的粘度和较强的成胶能力，可通过加压将其喷入土中，从而降低了对周围环境的影响。（5）因为第一次注浆为受限灌浆，第二次注浆为渗透性灌浆，所以灌浆液不会溢出到灌浆区域，起到了良好的保护作用，避免了地下环境的污染。（pH7=7.5）

4.3施工工艺及要求

（1）施工工艺：针对该地区的地质情况，采取了200#钻机双管道、单动旋钻成孔和 SYB—60/160注浆泵双流体注浆法。

（2）技术条件：孔位定位：按设计要求进行定位，定位误差不得超过±3厘米，入射角不得超过1度.钻具到位：钻具在规定的位置上安装到位，并对好钻具的竖直度和孔位后，不能移动，不能任意升降。钻井作业：在打眼的时候，要用低速的钻头。要了解地层对钻井设备的影响，以便根据这种情况，选择合适的钻井参数。对井眼周围的井眼和井眼进行严密的监测，一旦发现井眼周围有明显的井眼，就应该马上停止钻井，仔细分析原因后才能继续施工。每次钻孔都要对钻孔进行检查，并及时纠正，钻孔底部不能低于30 cm。从外到里，在同一圈孔中，按一定的间隔进行打孔；回拔时，应严格控制起拔高度，每次拔出高度不得超过15-20厘米，并以均匀的速度进行回拔，并留意灌浆参数的改变。水泥浆的配制：使用计量仪器，精确测量，按设计进行配制。注浆：在灌浆孔开孔的直径不能低于45 mm，要对灌浆压力进行严格的控制，还要对灌浆的数量进行严密的监控，如果压力突然升高，或者从孔壁、地面溢出，那么就应该立刻让注浆停止，在找出原因之后，可以通过调整注浆参数或者移动来重新进行注浆。

图2施工组织

结束语：
综上所述，通过对非开挖工程中遇到岩溶裂隙破碎带进行分析研究和总结，得出了以下结论与建议： （1）对于在非开挖工程中遇到的岩溶裂隙破碎带，可根据溶洞发育情况选择不同的处理方案。在选择回填土时，应先对回填土进行试验，确保回填土质量满足要求后再进行回填。 （2）在岩溶裂隙破碎带地区进行定向钻施工时，可以根据溶洞发育情况采用不同的定向钻施工方法。如果溶洞不发育或溶洞发育程度不是很大，可以采取先打小孔后打大孔的方法进行定向钻施工。 （3）在非开挖工程中遇到岩溶裂隙破碎带时，需要综合考虑各方面因素对处理方案进行选择。通过对岩溶裂隙破碎带处理方案的研究和分析，可以为以后类似工程提供借鉴和参考。

参考文献：
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作者简介：裴看元，1976年12月，男，汉族，安徽含山县人，学历本科，高级工程师，主要从事建设管理工作。