摘要：优化了现有的水平定向钻技术，满足了岩土工程勘察的需要，克服了传统竖向钻探技术和顶管等横向地质勘探技术的不足，充分、准确地揭示了施工项目的地质构造缺陷。这些结果可用于未来类似岩土工程勘察研究。

关键词：岩土工程勘察;水平定向钻;隧道;顶管

隧道、顶管施工前岩土工程勘察的目的是确定现场的技术和水文条件，尽早识别潜在的岩土问题，为后续规划和施工提供依据，制定合理的经济计划，确保后续施工的安全和可靠性。

一、水平定向钻探技术应用现状

1.铺设管线非开挖应用。目前，非开挖管线铺设技术已广泛应用于燃气、电力、通讯、排水等领域，避免了开挖对交通的影响。例如，它也用于无法或不允许开挖管道;在河流，铁路，高速公路，机场等，尤其是输油管。

2.应用油气钻井。一般采用全面钻进，不或少量取心。从一个垂直井开始，然后穿过造斜钻进水平段。钻孔轨迹的垂直、造斜、水平井段。使用庞大钻井设备，目前的趋势是越来越长水平段。与勘察技术相比，油气定向钻井主要特征是大口径，大能力，高成本，都大得多是垂直深度和垂深长度。

3.在地质勘探方面。大多数地质勘探井是直孔和斜孔，一旦结构达到深度，它可以通过定向造斜短水平段距离或水平分支孔施工。在国内受控定向钻探液动螺杆钻用于施工主干孔中6个分支孔，例如瓦斯抽放孔。

4.应用工程勘察。工程勘察应用水平定向钻探比较早，但近年来，比较早已逐渐应用于城市轨道交通技术中，用于深埋隧道和管廊。

二、技术方案

岩土工程勘察当水平定向钻井技术应用于隧道和顶管时，首先直接沿隧道顶管施工轴线和勘察孔钻进钻取。需要注意的是，导向勘察孔直径根据设计和要求决定了后续入洞设备的尺寸。勘探，测试和数据收集，如取芯，地应力，综合测井和CCTV测试，从孔内进行，以便对勘察结果进行全面分析，在规划隧道隧道、顶管掘进时，通过了解地层岩土力学，地质变化和分破碎带布，可以轻松，详细，高效和准确地预测涌水，以实现最具成本效益的规划。

1.取芯。在施工导向孔，当钻头钻至到达取芯点时，将所有钻杆及导向钻头插入抽至孔口，以取代取芯钻具的进行取芯钻进通过钻杆推送至原位。取芯完成后，再次回抽至孔口钻杆和取芯钻具，再次更换导向钻头和钻杆，并继续钻进，直到所有设计的取芯点取芯点。破碎导向钻头硬质地层应选，取芯钻的大小必须与下一系列入洞测试的大小相匹配。

2.测试地应力。每个孔内取芯后，应进行水压至裂测试地应力。该方法包括将回抽至孔口后取芯钻具，应力更换水压致裂，并将钻杆推入取芯孔中。完成测试后，孔内钻杆及水压致裂试验机将通过导向钻头和钻杆钻进。

3.综合测井。进入设计深（终孔），回抽所有设备，钻杆、钻具或测试设备，并更换无线测井仪。同时，将探棒保护套管内置，在进洞之前设置启动时间，并将引钻杆到孔底。此时，开仓弹出保护套管探棒，打开测井仪，回拖钻杆检测，直到所有测井工作完成并退至孔口。在此过程中，自然伽马、电阻率主要用于测量周围钻井层的岩土力学特性，密度/松散和含水量。

4.CCTV检测。为了更好地了解测勘察孔并生成数字文件，这种测试方法增加了HDCCTV摄像机的功能。步骤如下：在水平定向钻钻孔到设计深度后，回抽所有钻杆、钻具或测试设备，并更换内窥检测仪。一旦开机，把钻杆推送至孔底，把拖回孔口拖回孔口。因此，孔内影像可以在地面探测器上实时显示，并在必要时放大。所有图像数据可以自动保存以供将来参考。慢慢地推进和回拖。

三、技术特点

与传统的岩土勘察相比水平定向钻在隧道和顶管中的应用在距离长度，精度，速度和适应性方面具有独特的优势。

1.长距离。到目前为止，水平定向钻技术发展迅速，成熟程度较高，屡创新高的穿越长度，中国开发的水平定向钻机已达到国际先进水平，最大穿越为5200米。

2.高精度。当水平定向钻用于地质勘查，通过一系列测试可以准确分析隧道顶管轴线周围的地质条件，设计精度高，主要表现在两个方面。控向钻取精度高;精度高地勘结果，（1）有线和无线控向控制技术的精确控向。在传感器内置于钻头中电磁信号发出时，转换器接收来自控制图像的电信号，并将信号转换为四个关键数据：深度、定位、倾斜和时钟值，在这种情况下，无线导向信号大大减弱，容易受到干扰，因此主控制器常常与有线控制技术结合使用，通过一系列实验，对顶管、隧道周围的地质条件进行了详细而准确的研究，其精度体现在以下几个方面。由于钻具改造，水平定向在传统地质勘探技术中起着非常重要的作用。通过一系列的钻取的岩芯实验，可以准确地确定顶管、隧道工程设计中轴线周围岩石的力学性能和相应的形成参数，为分类提供准确的化学参数。结合声波、自然伽马、电阻率等方法，可以准确预测上部管道和隧道轴线周围的层，并详细评估地层的温度、密度、渗透率和裂隙的发展。孔内CCTV内窥检测创新，水平定向钻勘察孔实现了可视化和数字化，不仅可以准确、直观地观察井眼周围的地层变化、裂隙形成、破碎带分布和透水大小，还可以与与综合测井结果相结合，进一步提高了勘察结果的准确性，通过计算和分析高涌水区域，可以确定准确涌水量，并准确预测项目后续的涌水量。

3.快速度。穿越土层钻进，正常工作条件为300-500米，岩层钻进为100-200米，超过了现有的岩土工程勘察技术。

4.强适应能力。一些高海拔，隧道、顶管使用传统的岩土工程勘察技术。在山区和海上，设备往往需要时间和精力，这带来了许多安全问题。在高海拔，水源是一个问题。由于其技术特点，水平定向钻不需要在山顶，江河湖海上上钻机放置，简单就位，对环境的适应性大大提高。

这种水平定向钻技术的特点是距离长，精度高，速度快，可以适应地质勘探。

在隧道和水平定向钻规划和施工中，可以更清楚、更准确地了解井周围结构的节理裂隙、断裂破碎带、涌水量的程度等重要情况。

参考文献：

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