江苏定向钻穿越工程岩土工程勘察报告14658.docx
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江苏定向钻穿越工程岩土工程勘察报告14658
1概述
1.1工程概况
受中国石油天然气管道工程有限公司分公司的委托，我院承担了江都—天然气管道项目泰兴～芙蓉段中心横河和珊七线连续定向钻穿越工程的岩土工程勘察任务，本工程为江都—天热气管道项目泰兴～芙蓉段的子项工程之一，本次勘察阶段为详细勘察阶段。
本工程位于曲霞镇仟亩圩，桩号为TXS020～TXS021，里程为5+577～6+145，设计穿越长度为568m，管径为Φ1016mm，设计压力10MPa；设计拟采用定向钻方式穿越。
本工程工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级，根据《岩土工程勘察规范》综合确定本次岩土工程勘察等级为乙级。
1.2勘察目的、任务
本次勘察的目的是为设计与施工提供工程地质、水文地质依据及其有关参数。
其主要任务要求如下：
1）查明场地内地质、地层岩性特征及各岩土层物理力学性质指标；
2）查明沿线地形地貌的分布特征；
3）查明地下水类型、赋存条件，判定水质及土壤对砼、钢结构的腐蚀性；
4）对影响场地稳定性的不良地质现象的分布范围及其发展趋势和场地的施工条件进行分析评价；
5）对施工条件及设计施工中应注意的岩土工程问题进行评价。
1.3勘察依据
本次勘察方案按照国家行业标准《油田气及管道岩土工程勘察规范》（GB50568—2010）（国家标准）及中国石油天然气管道工程有限公司公司提出的有关技术要求执行。
本次勘探的依据为中国石油天然气管道工程有限公司公司设计提供的《江都－天然管道项目泰兴～芙蓉段岩土工程勘察（详勘阶段）工作量统计及技术要求》（以下简称《技术要求》）及线路管线分布图。
1.4勘察所执行的规范、规程及标准
本次勘察执行的现行规范、规程及标准：
1）《油气田及管道岩土工程勘察规范》（GB50568—2010）（国家标准）标准）
2）《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）（国家标准）
3）《原油和天然气输送管道穿越工程设计规范穿越工程》（SY/T0015.1-98）（行业标准）
4）《RB-5水平定向钻管道穿越工程施工及验收规范》（Q/CNPC-GD0159-2001）（企业标准）
5）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（国家标准）
6）《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87—92）（行业标准）
7）《原状土取样技术标准》（JGJ89—92）（行业标准）
8）《静力触探技术规定》（SYJ58—89）（行业标准）
9）《土工试验方法标准》（GB∕T50123-1999）（国家标准）
1.5勘察工作概况
1.5.1勘探孔布置
根据《技术要求》，执行有关规范。
在穿越轴线两侧约15m处按梅花型交错布置勘探孔，孔距约50m，共布置勘探孔12只，其中6只机械钻孔，6只静力触探孔，孔深均按河床底面以下25.0～30.0m，在出入点适当变浅的原则考虑，设计孔深20.0～30.0m。
勘探点位置详见勘探点平面布置图。
1.5.2测量
本次勘探点放样根据1：
2000地形图结合现场地形地物进行实地皮尺丈量放样。
施工结束后根据电子图图解各勘探点坐标及孔口高程（1980西安坐标系，85国家高程基准）。
勘探孔要素具体见表1-1。
勘探孔要素一览表表1-1
孔号
里程
纵坐标
X（m）
横坐标
Y（m）
高程
（m）
孔深
（m）
地下水位
（m）
备注
CY2-Z1
5+641.04
3553861.0955
516142.3221
4.50
30.0
1.20
取样标贯孔
CY2-Z2
5+781.04
3553750.4368
516233.1772
4.40
30.0
1.30
取样标贯孔
CY2-Z3
5+833.91
3553689.8226
516230.9996
4.50
30.0
1.30
取样标贯孔
CY2-Z4
5+971.41
3553581.1782
516320.3084
4.00
30.0
1.50
取样标贯孔
CY2-Z5
6+021.04
3553523.3984
516316.5652
3.90
25.0
1.60
取样标贯孔
CY2-Z6
6+138.87
3553418.0376
516369.3249
3.90
20.0
1.40
取样标贯孔
CY2-J1
5+590.92
3553919.2854
516146.0557
4.40
25.0
静力触探孔
CY2-J2
5+690.92
3553830.4177
516191.9091
4.40
30.0
静力触探孔
CY2-J3
5+761.21
3553753.3134
516195.7673
4.50
30.0
静力触探孔
CY2-J4
5+872.23
3553666.7104
516270.0327
4.00
30.0
静力触探孔
CY2-J5
5+920.92
3553612.2660
516270.7118
4.40
30.0
静力触探孔
CY2-J6
6+086.24
3553480.1219
516375.1472
4.10
30.0
静力触探孔
1.5.3野外施工
1）钻探
本次钻探采用双层双动岩芯管钻具或送水上提活阀式单套岩芯管钻具取芯。
下孔口套管、优质泥浆护壁循环，全孔连续取芯钻进，岩芯采取率满足规范要求。
施工结束后进行质量验收，全部为优良孔。
2）取样
a、土样：
原状土样采用连续压入法或击入法采取，土样取出后及时密封，贴好样签，装入防震箱，并及时送往实验室。
在土样拆装、运送等各个环节上尽量减少人为扰动因素；扰动土样在标准贯入器中采取，采用塑料袋包装，扎紧，贴上样签。
b、水样：
本次施工专门采取了两组水样：
一组为中心横河河水（地表水）和一组井水（潜水）。
3）原位试验
a、标准贯入试验：
标贯试验在部分钻孔的各土层中进行，确定地基土的密实性,为评价砂土液化和地基土的密实性提供依据，试验时严格按有关操作规程进行，保持孔壁完整，孔底干净，效果良好。
b.静力触探试验：
本次静力触探试验采用双桥探头，试验设备为SYW-15型静力触探车，LMC-310C微机记录仪；试验前对探头进行率定，试验结束后进行重新检查，线形误差满足设计要求，试验成果可靠。
1.5.4室内试验
土工试验、水质分析试验由我院实验室完成，操作过程严格按照有关规程进行，数据科学、可靠。
1.5.5完成实物工作量
本次勘察外业工作于2010年12月26日～2010年12月30日进行，共开动XY-30型钻机1台套，SYW-15型静探1台，本次完成实物工作量详见表1-2。
完成实物工作量一览表表1-2
钻孔
孔 数（只）
6
取样
水样（组）
2
进 尺（米）
165
原状土样（筒）
23
静探
孔 数（只）
6
扰动样（组）
12
进 尺（米）
175
室内
试验
常规（组）
23
测量
放 样（点）
12
颗分（次）
12
高 程（点）
12
水质
简分析（组）
2
地下水位（次）
6
分析
侵蚀性CO2（组）
2
地温（点）
2
土壤电阻率（点）
2
标准贯入试验（段次）
14
利用土工试验资料（组）
59
2自然地理概况
2.1地形地貌
本工程场地位于泰兴市曲霞镇仟亩圩，珊七线横贯场地，道路以北为中心横河及鱼塘，以南为农居点及农田，场区内有珊七线及乡村道路纵横交叉，交通较为便利。
地理位置图见图2-1。
图2-1中心横河和珊七线地理位置图
场地地貌单元属长江三角洲冲积平原地貌类型，地势平坦开阔，地面标高一般3.90～4.70m。
现场地主要为鱼塘、耕地和村落，种植有小麦、油菜等农作物。
拟穿越河流段为中心横河起点，河宽约30.4m；一座鱼塘，宽约24m，珊七线穿越段宽约9.5m，设计总穿越长度约568m。
详见勘探点平面布置图。
2.2气象
泰兴市地处江苏省中部、长江下游的北岸，位于北亚热带湿润季风气候区内，兼受西风带和副热带以及热带天气系统的影响，气候特点是：
季风显著，四季分明，气候温和，雨量充沛，日照充足。
泰兴市年平均气温15.0℃。
1月为最冷月，平均气温2.5℃；7月为最热月，平均气温27.4℃。
年平均降水量1039.7毫米，年平均雨日（日雨量≥0.1毫米）117.8天；每年6—7月份江南梅子成熟季节，常有一段阴雨天气，称为“梅雨”，泰兴市平均入梅期为6月18日，平均出梅期是7月12日，梅雨量平均为245.7毫米，各年多寡不一。
年平均日照时数1984.5小时。
年平均日照百分率45%。
泰兴市由于受冷暖空气交替影响，旱、涝、低温霜冻、高温、连阴雨、暴雨、台风、冰雹、龙卷、寒潮等灾害性天气，每年都有不同程度的发生，对工农业生产和人民生活有不同程度的影响。
2.3水文
泰兴市水系主要有：
古马干河、蔡港、如泰运河、天星港、焦土港、季黄河、增产港等及其衍生水系支流和塘、浜，形成地表水网纵横沟通。
河流分布受人工改造和原始地形控制，常形成网格状水系，水网密布，河水流量丰富，水位变化不大，水流缓慢。
如泰运河历年最高水位3.5米,最低水位1.5米,平均水位2.5米。
穿越段为中心横河起点，宽约30.4m，水深约1.8m，主要起主要起排涝作用，属长江水系。
2.4地温
本次勘察对管道沿线埋深2.5m处地温进行测量，测量仪器采用RM-003曲管地温计，测量成果详见表2-1。
地温测量成果表表2-1
测量时间
位置
里程（m）
温度（℃）
2010.12.27
CY2-J1
5+590.92
8.8
2010.12.29
CY2-Z6
6+138.87
10.1
测量结果显示，地表下2.5m处地温在8.8～10.1℃，因测量期间正值寒冬季节，该地温值属常年平均地温低值。
场地地温受季节、气候、日照等自然因素影响。
3工程地质条件
3.1地层
根据本次勘探成果，按各岩土层的形成时代、成因类型、岩性特征、埋藏条件、物理力学性质及静力触探曲线成果，进行综合划分，为了便于统一沿线层号，各层层号与我院2011年1月提交的《江都—天然气管道项目泰兴～芙蓉段线路部分岩土工程勘察报告》（档案号2011-1-5）一致，该段线路共分6个工程地质层，9个工程地质亚层。
现将各工程地质层的岩性特征简述如下：
1-1层：
素填土、耕植土
灰色、灰黄色，松散～稍密，成分主要为粉土，农田内主要以耕植土为主，道路及道路两侧以混凝土路基为主。
本层主要分布于农田、路基及村庄道路两侧。
该层层厚0.40～0.90m，平均厚度0.62m；顶板埋深0.00～0.00m，平均埋深0.00m；顶板标高3.90～4.50m，平均标高4.21m。
该层岩土工程分级为Ⅰ级。
2-1层：
粉质粘土
灰黄色、灰色，软塑，偶见有少量的铁锰质斑点，局部以粉土为主，呈粘质粉土状，韧性低，干强度低，光泽反应粗糙。
具中等偏高压缩性，物理力学性质较差。
该层层厚0.90～1.90m，平均厚度1.35m；顶板埋深0.40～0.90m，平均埋深0.62m；顶板标高3.10～4.00m，平均标高3.95m。
该层岩土工程分级为Ⅰ级。
2-2层：
粉土
灰黄色，稍密，稍湿～湿，略见层理，偶见少量的铁锰质斑点，局部夹少量粘性土，韧性低，干强度低，光泽反应无，摇振反应迅速。
具中等压缩性，物理力学性质一般。
该层层厚1.20～1.70m，平均厚度1.45m；顶板埋深0.40～0.80m，平均埋深0.60m；顶板标高3.70～4.00m，平均标高3.85m。
该层岩土工程分级为Ⅰ级。
2-3层：
淤泥质粉质粘土夹粉土
灰色，流塑～软塑（稍密），薄层状，粉土夹层厚1～2mm，层间距1～2cm。
局部混有少量的粉砂，韧性低，干强度低，光泽反应差，摇振反应低。
具高压缩性，物理力学性质差。
该层层厚1.50～3.50m，平均厚度2.43m；顶板埋深0.40～2.10m，平均埋深1.22m；顶板标高2.30～4.00m，平均标高3.03m。
该层岩土工程分级为Ⅰ级。
4-1层：
粉砂夹粉土
绿灰色、灰色，中密～密实，饱和，粉土与粉砂互层，局部以粉土为主，振动析水，韧性低，干强度低，无光泽反应，摇振反应迅速。
具低压缩性，物理力学性质好。
该层层厚6.10～9.80m，平均厚度7.75m；顶板埋深2.90～4.80m，平均埋深3.66m；顶板标高-0.30～1.30m，平均标高0.59m。
该层岩土工程分级为Ⅱ级。
4-2层：
粉质粘土夹粉土
灰色，软塑局部为流塑（稍密），粉性土与粘性土互层，层厚1～2mm，局部以粉土为主，韧性低，干强度低，光泽反应差。
具中等偏高压缩性，物理力学性质差。
该层层厚0.80～6.60m，平均厚度3.30m；顶板埋深9.10～13.20m，平均埋深11.41m；顶板标高-9.30～-5.00m，平均标高-7.16m。
该层岩土工程分级为Ⅰ级。
5-1层：
粉砂夹粉土
灰绿色，中密～密实，饱和，粉土与粉砂互层，局部以粉砂为主，振动析水，韧性低，干强度低，无光泽反应，摇振反应迅速。
具低压缩性，物理力学性质好。
该层层厚4.00～10.00m，平均厚度7.57m；顶板埋深12.3～18.0m，平均埋深14.71m；顶板标高-14.10～-8.40m，平均标高-10.46m。
该层岩土工程分级为Ⅱ级。
5-2层：
粉土
灰色，中密，湿～很湿，略见层理，局部混有较多的粉砂与粘性土，韧性低，干强度低，无光泽反应，摇振反应低。
具中等偏低压缩性，物理力学性质较好。
该层层厚1.80～8.00m，平均厚度3.73m；顶板埋深20.0～23.7m，平均埋深22.28m；顶板标高-19.20～-17.50m，平均标高-18.56m。
该层岩土工程分级为Ⅱ级。
6-1层粉质粘土
灰色，软塑，干强度和韧性中等，局部夹粉土，光泽反应稍差，具中等偏高压缩性，物理力学性质一般。
该层揭示最大层厚9.60m；顶板埋深20.4～29.10m，平均埋深24.34m。
顶板标高-24.70～-16.30m，平均标高-20.02m。
该层岩土工程分级为Ⅰ级。
各地基土层分层情况详见附图（工程地质纵断面图、钻孔地质柱状图及静力触探成果曲线图）。
3.2区域地质及构造
线路敷设区域地处长江三角洲冲积平原，长江北岸，地势东北高、西南低，略呈倾斜。
根据区域地质资料，沿线场地广义上区域地质构造单元隶扬子地台下扬子台褶带平原地区，地表为第四纪沉积层所覆盖。
线路敷设区域主要构造有东西向构造和华夏系及华夏式构造，见图3-1。
图3-1江苏省东南部构造体系略图
综合地貌形态、构造活动性和地震分析，沿线场地总体看来场区没有大的区域构造与不良地质现象，场区处于相对稳定状态，构造活动微弱，区域稳定性良好。
3.3地震地质及场地类别
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）和《建筑抗震设计规范》（GB50011–2010）附录A，泰兴市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组。
饱和砂土和饱和粉土的液化判别和地基处理时，一般情况在6度情况下可不考虑液化问题，若按7度烈度进行设防，则浅部20m范围内饱和粉性土存有液化的可能。
本次勘察主要根据《建筑抗震设计规范》（GB50011–2010）采用标准贯试验法对深度20m范围粉、砂性土层进行液化判断，临界值计算公式采用第4.3.4条中4.3.4。
其中:
Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值；
N0——液化判别标准贯入锤击数基准值，7度烈度设防取7；
ds——标准贯入点深度（m）；
dw——地下水位埋深（m），按常年最高地下水位，均取0.5m；
β——调整系数，设计地震第一组取0.8；
ρc——粘粒含量百分率，当ρc小于3%或为砂土时，取ρc=3%，当ρc≥10%时可判别为不会发生液化（《建筑抗震设计规范》4.3.2条）。
饱和砂土液化判别表见表3-1。
饱和砂土液化判别表表3-1
孔号
层号
深度（m）
实测击数N
粘粒含量
临界值
计算
结果
液化
指数
液化等级
CY2-Z1
2-3
2.45
6
3
5.8
不液化
0.00
不液化
4-1
6.45
19
3
9.1
不液化
CY2-Z2
4-1
3.75
10
3
7.1
不液化
0.00
不液化
4-1
9.45
25
3
10.8
不液化
CY2-Z3
2-3
3.75
6
3
7.1
液化
3.84
轻微
5-1
15.45
27
3
13
不液化
CY2-Z4
4-1
3.75
13
3
7.1
不液化
0.00
不液化
5-1
19.75
34
3
14.2
不液化
CY2-Z5
4-1
9.45
16
3
10.8
不液化
0.00
不液化
4-1
12.75
21
3
12.1
不液化
CY2-Z6
5-1
12.75
26
3
12.1
不液化
0.00
不液化
判定结果表明：
场地浅部地基土层，2-3层个别点将产生液化，液化指数为3.84，液化等级属轻微，其余土层将不会产生液化。
综合判定本工程2-3层粉性土属轻微液化。
因土层仅个别点存在着轻微液化，且液化指数较小，对本工程而言，设计可不考虑地基土的液化问题和抗液化处理。
3.5不良地质作用
根据本次勘探结果显示，场地属冲海积平原地貌，不存在泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害。
场地的周边未发现大型地下水采井，场地区域无地面沉降、河堤失稳等岩土环境地质及不良地质作用发育。
沿线不良地质作用表现为场地沿线分布有可液化的粉土、粉砂。
可液化的粉土、粉砂均以冲积为主，主要分布在冲海积平原区域。
该场地内的不良地质作用对本工程影响较小。
3.6场地适宜性评价
场地属冲积平原地貌，标高一般3.90～4.70m。
地形开阔平坦，地表多种植农作物，场地内人类活动频繁，地形改造以人工改造为主，对周边环境影响较小。
根据现场调查及区域地质构造运动分析，场地内工程地质条件较好，场地区域无地面沉降、河岸滑坡等岩土环境地质及不良地质作用发育；场地沿线分布有可液化的粉土、粉砂，属抗震不利地段。
场地所在区域内新构造运动不明显，第四系覆盖层厚度大，地震基本烈度基本处于6度，地震动峰值加速度为0.05g，地震震级小，烈度弱，因此本工程场地区域稳定性良好。
综上所述表明，场地适宜管线定向钻穿越建设。
3.7河床、岸坡稳定性评价
穿越中心横河为自然岸坡，岩性主要为粉土，两岸均种植有农作物，稳定性相对较差。
由于人工对河堤的高频率，长期性挖掘，翻新，使河堤越加松散，密实度变差，如遇强降雨天气，易产生河岸失稳、垮塌等不良地质现象。
穿越段河流主要起排涝、灌溉作用，该段位中心横河起点。
河流流速缓慢，穿越段河流河床稳定性较好，河流以淤积为主，淤积面和厚度较小，其冲刷作用对穿越管线不构成威胁和影响。
4水文地质条件
4.1地下水类型
勘探深度以浅地下水主要是浅层的孔隙潜水。
孔隙潜水含水层主要赋存于浅部的填土、粉性土及砂类土中。
主要接受大气降水的入渗补给，分布广泛而连续，与地表水具一定的水力联系，丰水期由地表水下渗补给孔隙潜水，枯水期由地下水补给地表水。
潜水位主要受季节及大气降水控制，动态变化较大，变幅一般在1.0～1.5m左右。
本次勘察期间测得地下潜水水位埋深1.20～1.60m。
4.2环境水的腐蚀性评价
与本工程关系较密切的环境水主要为浅部孔隙潜水及地表水体。
本次勘察采取地下水（仟亩村井水）及地表水（中心横河河水）水样各1组进行简分析和侵蚀性CO2测试。
4.2.1环境水水化学特征
本区孔隙潜水含水层物理指标为：
无色、无味、无嗅、透明；水化学类型为HCO3—Ca型，PH值为7.4，属中性水，其中Ca、Mg离子总和为10.90mmol/L，属极硬水，矿化度700.55mg/L，属淡水。
本区域地表水物理指标为：
微黄、无味、无嗅、透明；水化学类型为HCO3—Ca型水，PH值7.5，属中性水，其中Ca、Mg离子总和为3.70mmol/L，为微硬水，矿化度为266.51mg/L，属淡水。
具体水化学成分详见附件。
4.2.2环境水腐蚀性评价
本场区无明显污染源存在，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）G.0.1，本场地为湿润区，构筑物所处土层为含水量≥30%的弱透水性土层，确定为Ⅱ类场地环境类别。
按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）12.2及《油气田及管道岩土工程勘察规范》（GB50568-2010）附录A表A.0.1-1对环境水进行评价。
试验成果表明：
地下水对砼有微腐蚀性；对砼中钢筋在长期浸水和干湿交替条件下均有微腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性。
地表水对砼有微腐蚀性；对砼中钢筋在长期浸水和干湿交替条件下均有微腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性。
判定结果详见表4-1、表4-2。
地下水对砼结构的腐蚀性评价表4-1
项目
样号
评价指标
评价结果
SO42-
Mg2+
NH4+
矿化度
侵CO2
HCO3-
PH值
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mmol/L
—
《规范》标准
<200
<1000
<100
<10000
<15
>1.0
>6.5
微腐蚀
S2（地表水）
10.0
9.7
1.20
266.51
1.10
238.0
7.5
微腐蚀
D3（地下水）
80.0
35.3
<0.04
700.55
0.00
591.9
7.4
微腐蚀
地下水对砼中钢筋、钢结构的腐蚀性评价表4-2
项目
样号
砼中钢筋
钢结构
Cl-
评价结果
PH值
Cl-+SO42-
评价结果
mg/L
—
mg/L
《规范》标准
长期浸水
干湿交替
长期浸水
干湿交替
3～11
<500
弱腐蚀
<10000
<100
微腐蚀
微腐蚀
S2（地表水）
31.9
31.9
微腐蚀
微腐蚀
7.5
41.9
弱腐蚀
D3（地下水）
63.8
63.8
微腐蚀
微腐蚀
7.4
143.8
弱腐蚀
5场地土的腐蚀性评价
本次勘察专门进行土壤的电阻率测定，通过对场地土壤电阻率的测定，按《油气田及管道岩土工程勘察规范》（GB50568-2010）附录A表A.0.1-2一般地区土壤腐蚀性分级标准对土壤腐蚀性进行划分。
土壤电阻率测试成果见表5-1。
土壤电阻率测试成果表表5-1
点号
里程
视电阻率（Ω·m）
腐蚀性评价
1m以浅
2m以浅
3m以浅
5m以浅
D12
5+820.00
46.97
43.68
38.83
38.38
中等腐蚀性
D13
6+370.
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