高密度电法在龙江穿越选址勘察中的应用

张军伟

摘 要：在长输管道穿越龙江的选址勘察中，通过布设高密度电法物探剖面线，分析穿越轴线附近的岩溶发育情况，比选最优穿越方案。

关键词：选址勘察；高密度电法；岩溶；定向钻

中图分类号：U212 文献标识码：A

概述

油气管道穿越方式较多，如定向钻、顶管、大开挖、钻爆隧道、盾构隧道等。随着定向钻穿越技术日益成熟完善、对环境影响较少、施工工期短，在管道穿越大中型河流时，往往优先考虑定向钻方案。由于对场地地质情况认识掌握不足，定向钻容易在卵砾石层、较破碎基岩地层出现卡钻、塌孔等工程事故，从而导致定向钻失败。钻探作为常规勘察手段，是以多点代面的方式推断场地地层，有时无法准确揭露地质情况，故需辅以高密度电法、浅层地震、地质雷达等物探方法。

1 工程概况

广西LNG天然气管道工程穿越龙江的位置位于柳州市柳江县流山镇，穿越长度630m，管径为DN600，设计压力10MPa。勘察阶段为选址勘察。

2 气象水文地质条件

2.1 气象条件。年平均气温20.4℃，平均降雨量多于1400mm，年平均日照1600多小时，无霜期332天。一月平均气温10.4℃，七月平均气温28.9℃，年平均气温20.6℃；极端最高气温为39.1℃，极端最低气温为-1.3℃。年平均降雨量1424.7mm，多集中在5～9月，年平均蒸发量1419.5mm，年相对湿度76%；

2.2 水文地质条件。勘察区两岸属于溶蚀谷地地貌，地形较平坦、开阔，大部分已经辟为农田。河道宽度约190m，河床受江水长期作用下纵向切割较深，水位深度差异较大，穿越区河流主槽水位深度一般约5～11m，局部深度约20m。

穿越区河床表层可见第四系冲洪积层和二迭系下统茅口阶白云质灰岩、灰岩。根据钻探情况，两岸覆盖层10-15m，下伏基岩为白云质灰岩，为岩溶相对发育区段，在40m勘探深度内未揭露到岩溶发育不良地质现象。场区未发现有地裂、岩溶地面塌陷等不良地质作用，勘探施工过程中也未遇到土洞、溶洞。

3 高密度电法应用

3.1 工作原理及方法。高密度电阻率法是以研究地下介质体的电阻率差异为地球物理基础的方法，利用管道穿越区地层的电阻率差异（电阻率值与岩体的性质、孔隙度等的性质有密切的关系），研究勘探点下地层的视电阻率值沿深度和水平方向断面的变化状况，借以探查管道穿越区勘察区地层、构造分布等。

本次沿管道中线及左右两侧各10m布置了3条电法测线，3条测线长度均为740m。本次高密度电阻率法测量仪器为WDJD-2型多功能数字高密度电阻率仪。采用联合三极装置，即在一条测线上同时做A-MN和B-MN测深排列。本次测量采用的测量电极距为10m，测量层数为8层，对应供电极距AO为15～85m。

3.2 解释原理。根据工程地质测绘及钻探揭露，拟建场地在勘察深度范围内的地层主要由第四系全新统人工堆积层耕植土及冲洪积层粉质黏土、红黏土，下伏基岩为白云质灰岩。管道穿越区可能产生岩溶的白云质灰岩具有比较高的电阻率，完整岩石的电阻率一般为1000Ω·m以上。岩溶区孔隙度增加、含水性也增加，而当地地下水的电阻率一般为50～100Ω·m左右，岩石含水性增加使得电阻率减小，将产生低阻异常。覆盖土层的电阻率比较低，一般为20～300Ω·m左右，与灰岩和白云岩也有明显的电阻率差异。

3.3 解释推断。经过数据处理后绘制成电阻率剖面图，三条测线的测量结果彼此非常相近，可以合并讨论。

如图1所示，穿越轴线主要有3个低阻异常区域：

3.3.1 里程0+110m左右存在一个低阻凹陷，推断为溶槽异常。3.3.2 江心一带（里程0+400～0+440）有一个向东南方向陡倾斜、向深部延伸较大的强烈低阻异常，推断为岩溶强烈发育带。从地形上看，该异常对应河床最深部位，极可能含有溶洞。

3.3.3 里程0+530左右，深度约12m有一个低阻异常，推断为溶洞异常。

3.3.4 其余地段没有发现明显的岩溶异常，但是根据电阻率剖面图，龙江东南岸岩石比较完整，而西北岸岩石的完整性看起来较差。

4 定向钻方案分析

物探推断龙江穿越轴线附近存在溶槽、溶洞异常、岩溶强烈发育带。

4.1 定向钻方案：需选择合理出入土角及曲率半径及深度，避开溶洞；溶槽贯穿较深、较宽，可采取向河床方向移动穿越点及选择合理出入土角及曲率半径避开。江心岩溶强烈发育带宽约40m，极可能存在溶洞，定向钻无法避让，穿越该段时极易出现冒浆、卡钻、导向不利等事故，导致定向钻施工失败。故龙江穿越不宜采取定向钻穿越方案。

4.2 围堰导流（大开挖）：穿越处龙江多年平均水位宽度大于100m，在枯水期水面宽度100m左右，水深5-11m，受地形条件限制，围堰导流难度较大，造价较高，且需临时改变河道，故不推荐使用围堰导流（大开挖）方式穿越方案。

综合考虑，推荐龙江穿越方案可采取水下沉管（大开挖）方式穿越，施工过程中需注意水下施工质量及安全。

结语

通过对物探剖面、场地地形及地质条件分析，建议龙江采用水下沉管（大开挖）穿越。在下一阶段勘察中应有针对性对高密度电法解释的低阻异常区进行钻探验证，进一步查明岩溶发育情况。

参考文献

[1]SL5010-92，水利水电工程物探规程[S].

[2]福建省建设厅.福建省工程建设地方标准[S].endprint