高密度電法在龍江穿越選址勘察中的應用

張軍偉

摘 要：在長輸管道穿越龍江的選址勘察中，通過布設高密度電法物探剖面線，分析穿越軸線附近的巖溶發育情況，比選最優穿越方案。

關鍵詞：選址勘察；高密度電法；巖溶；定向鉆

中圖分類號：U212 文獻標識碼：A

概述

油氣管道穿越方式較多，如定向鉆、頂管、大開挖、鉆爆隧道、盾構隧道等。隨著定向鉆穿越技術日益成熟完善、對環境影響較少、施工工期短，在管道穿越大中型河流時，往往優先考慮定向鉆方案。由于對場地地質情況認識掌握不足，定向鉆容易在卵礫石層、較破碎基巖地層出現卡鉆、塌孔等工程事故，從而導致定向鉆失敗。鉆探作為常規勘察手段，是以多點代面的方式推斷場地地層，有時無法準確揭露地質情況，故需輔以高密度電法、淺層地震、地質雷達等物探方法。

1 工程概況

廣西LNG天然氣管道工程穿越龍江的位置位于柳州市柳江縣流山鎮，穿越長度630m，管徑為DN600，設計壓力10MPa。勘察階段為選址勘察。

2 氣象水文地質條件

2.1 氣象條件。年平均氣溫20.4℃，平均降雨量多于1400mm，年平均日照1600多小時，無霜期332天。一月平均氣溫10.4℃，七月平均氣溫28.9℃，年平均氣溫20.6℃；極端最高氣溫為39.1℃，極端最低氣溫為-1.3℃。年平均降雨量1424.7mm，多集中在5～9月，年平均蒸發量1419.5mm，年相對濕度76%；

2.2 水文地質條件。勘察區兩岸屬于溶蝕谷地地貌，地形較平坦、開闊，大部分已經辟為農田。河道寬度約190m，河床受江水長期作用下縱向切割較深，水位深度差異較大，穿越區河流主槽水位深度一般約5～11m，局部深度約20m。

穿越區河床表層可見第四系沖洪積層和二迭系下統茅口階白云質灰巖、灰巖。根據鉆探情況，兩岸覆蓋層10-15m，下伏基巖為白云質灰巖，為巖溶相對發育區段，在40m勘探深度內未揭露到巖溶發育不良地質現象。場區未發現有地裂、巖溶地面塌陷等不良地質作用，勘探施工過程中也未遇到土洞、溶洞。

3 高密度電法應用

3.1 工作原理及方法。高密度電阻率法是以研究地下介質體的電阻率差異為地球物理基礎的方法，利用管道穿越區地層的電阻率差異（電阻率值與巖體的性質、孔隙度等的性質有密切的關系），研究勘探點下地層的視電阻率值沿深度和水平方向斷面的變化狀況，借以探查管道穿越區勘察區地層、構造分布等。

本次沿管道中線及左右兩側各10m布置了3條電法測線，3條測線長度均為740m。本次高密度電阻率法測量儀器為WDJD-2型多功能數字高密度電阻率儀。采用聯合三極裝置，即在一條測線上同時做A-MN和B-MN測深排列。本次測量采用的測量電極距為10m，測量層數為8層，對應供電極距AO為15～85m。

3.2 解釋原理。根據工程地質測繪及鉆探揭露，擬建場地在勘察深度范圍內的地層主要由第四系全新統人工堆積層耕植土及沖洪積層粉質黏土、紅黏土，下伏基巖為白云質灰巖。管道穿越區可能產生巖溶的白云質灰巖具有比較高的電阻率，完整巖石的電阻率一般為1000Ω·m以上。巖溶區孔隙度增加、含水性也增加，而當地地下水的電阻率一般為50～100Ω·m左右，巖石含水性增加使得電阻率減小，將產生低阻異常。覆蓋土層的電阻率比較低，一般為20～300Ω·m左右，與灰巖和白云巖也有明顯的電阻率差異。

3.3 解釋推斷。經過數據處理后繪制成電阻率剖面圖，三條測線的測量結果彼此非常相近，可以合并討論。

如圖1所示，穿越軸線主要有3個低阻異常區域：

3.3.1 里程0+110m左右存在一個低阻凹陷，推斷為溶槽異常。3.3.2 江心一帶（里程0+400～0+440）有一個向東南方向陡傾斜、向深部延伸較大的強烈低阻異常，推斷為巖溶強烈發育帶。從地形上看，該異常對應河床最深部位，極可能含有溶洞。

3.3.3 里程0+530左右，深度約12m有一個低阻異常，推斷為溶洞異常。

3.3.4 其余地段沒有發現明顯的巖溶異常，但是根據電阻率剖面圖，龍江東南岸巖石比較完整，而西北岸巖石的完整性看起來較差。

4 定向鉆方案分析

物探推斷龍江穿越軸線附近存在溶槽、溶洞異常、巖溶強烈發育帶。

4.1 定向鉆方案：需選擇合理出入土角及曲率半徑及深度，避開溶洞；溶槽貫穿較深、較寬，可采取向河床方向移動穿越點及選擇合理出入土角及曲率半徑避開。江心巖溶強烈發育帶寬約40m，極可能存在溶洞，定向鉆無法避讓，穿越該段時極易出現冒漿、卡鉆、導向不利等事故，導致定向鉆施工失敗。故龍江穿越不宜采取定向鉆穿越方案。

4.2 圍堰導流（大開挖）：穿越處龍江多年平均水位寬度大于100m，在枯水期水面寬度100m左右，水深5-11m，受地形條件限制，圍堰導流難度較大，造價較高，且需臨時改變河道，故不推薦使用圍堰導流（大開挖）方式穿越方案。

綜合考慮，推薦龍江穿越方案可采取水下沉管（大開挖）方式穿越，施工過程中需注意水下施工質量及安全。

結語

通過對物探剖面、場地地形及地質條件分析，建議龍江采用水下沉管（大開挖）穿越。在下一階段勘察中應有針對性對高密度電法解釋的低阻異常區進行鉆探驗證，進一步查明巖溶發育情況。

參考文獻

[1]SL5010-92，水利水電工程物探規程[S].

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