1.工程概况
天山胜利隧道是G0711乌鲁木齐-尉犁-若羌高速公路的重要控制性工程，隧道全长22006.7m，是目前世界最长的高速公路隧道，隧道洞底最大埋深约1122m。进口位于天山北坡，海拔为2772m。隧道建成后将打通天山南北的交通运输屏障，成为连接北疆、南疆之间的高效、快捷的运输通道。
隧道沿线区域特点：
1）地震烈度高，构造挤压强烈，地应力场高；
2）岩性复杂多变；
3）海拔高，埋深大，
4）场区靠近乌鲁木齐河发源地，施工环保要求严苛；
5）断裂发育
根据隧道初勘资料可知，距离隧道入口处约1.9km附近存在的博罗科努-阿齐克库都克断裂（博-阿断裂，F6）具有长期性和活跃性的特征，断裂破碎带影响范围约300米，是隧道施工过程的控制性地质因素。因此，在隧道施工前，需要对沿线工程地质、水文地质等信息进行详细勘察。
天山胜利隧道分为左洞、右洞及中导洞，本次定向钻水平孔勘察，初步设计自右洞进口沿隧道轴线钻进2500米，分别在500、1000、1500、2000、2500米处取芯，取芯长度各3米。具体取芯位置可根据实际情况进行调整。此外，进行综合测井、孔内电视、水力压裂试验等工作。
2.地质条件
2.1地形地貌
基于隧道工程项目情况介绍，此次水平定向钻穿越场址区位于构造剥蚀高中山地貌区，中轴线地面高程2772.00-4113.00m，相对高差1341.00m，地形起伏大，岩石风化强烈，冰川及冰川地貌发育，堆积物主要以第四系冰水堆积碎块石土为主。
拟建隧道进、出口均位于山前斜坡地带，隧道进口自然坡角约40°～45°，表层主要为第四系崩坡积碎块石土，下伏基岩为泥盆系强风化凝灰质砂岩，自然边坡处于基本稳定状态。隧址区进口处为乌鲁木齐河河谷，两岸陡峭，通行条件差。
天山胜利隧道进口
地形地貌
2.2地层岩性
根据初勘工程地质调绘及钻探成果，隧址区地层主要为第四系冲洪积卵石（Q4al+pl）、崩坡积碎石（Q4c+dl）、冰水堆积碎石（Q4fgl）；泥盆系上统天格尔组灰绿色凝灰质砂岩（D3tb）、中元古代（Pt2）蓟县系卡瓦布拉克群第二组（Jxk2）灰褐色变质砂岩、砂质板岩；中元古代（Pt2）长城系星星峡群（CHx）灰绿色石英片岩、片麻岩及华力西期侵入浅肉红色花岗斑岩（γC2dH）灰白色花岗岩（ηγD1H）、加里东期侵入灰白色花岗闪长岩（γδS1Q、γδS2Q）、晋宁运动期青白口纪侵入灰色片麻状闪长岩（tnQbH）。
天山胜利隧道进口地质断面图
水平定向钻穿越曲线所经过地层初步判断以强-中风化凝灰质砂岩、碳质板岩、花岗闪长岩等岩层为主。
2.3地质构造
博罗科努-阿齐克库都克断裂（简称博-阿断裂，图1.4）是一条斜切天山的NW 走向大型右旋逆走滑活动断裂带，也是划分准噶尔-北天山褶皱系与天山褶皱系的分界断裂，一条晚古生代形成的板块缝合带，亦称天山主干大断裂。它西起哈萨克斯坦沿萨赛科利湖和阿拉湖西岸，向东南经艾比湖西岸斜穿天山至吐鲁番-哈密盆地南部，东南端延入甘肃，全长约1400 余公里，新疆境内逾1000km。博-阿断裂的断层面总体南倾，倾角50～80°。该断裂的活动具长期性与多期性，从它控制的地层看，早古生代以前即已形成，之后多次活动。断裂活动强度自西向东有变弱特征。
根据前期安评报告结论，博-阿断裂为二级新构造单元界线，区域深大断裂，是布格重力异常梯度带。区域内错断晚更新世－全新世冲洪积扇，地表形成断层陡坎（图1.5），是全新世活动断裂，晚更新世以来的右旋走滑速率为1.4～2.0mm/a。该断裂具备发生7 级地震的构造条件。野外调查结合影像解译，综合判定了博-阿断裂南支断层与隧道相交位置中心坐标为：E86.96°，N43.09°，两者交角为85°，断层影响带防宽度300m。通过滑动速率变化趋势，结合博-阿西北及东南段落同震位移变化情况分析，隧道区活动断裂设防参数为：水平同震位错1.5m，垂直为1.0m。根据博—阿中断层东段的大震复发周期和离逝时间，计算得到其未来100 年的大震发生概率约为：0.03。
3.完成工作内容
由于受隧道工程总工期的限制，水平定向钻勘察安排在冬季施工。我公司组织精兵强将，自2019年11月开始，克服气候严寒、大雪封山、道路结冰、高原缺氧、交通不便、物资匮乏、疫情影响等各种困难，发挥善打硬仗的企业精神，定向钻穿越博阿断裂进入花岗岩稳定地层100m后，于2020年6月13日顺利终孔，终孔进尺2271米。终孔后又进行了综合测井、孔内电视等测试工作，具体如下：
保温大棚
3500-L型定向钻
（1）搭建保温大棚
冬季施工，条件异常恶劣。日平均气温-10℃，夜间最低温度-30℃，严重影响定向钻施工中泥浆系统的正常运行，因此搭建保温大棚十分必要。在大棚内采用2台电锅炉及5台大铁炉综合取暖方式，保证棚内温度在0℃以上，施工用水、泥浆不结冰，确保水平定向钻勘察工作顺利进行。
（2）套管安装
在隧道进口沿轴线30米范围内，定向钻穿越地层主要为第四系冲洪积卵石、崩坡积碎石、冰水堆积碎石等，其中含有大量飘石，直径一般在40～80cm，大者可达120 cm，严重影响控向，并会形成冒浆、漏浆等现象。为此在该段范围内，采用安装套管方式达到隔离不良地层的目的。套管底端与岩石接触部位，用C40混凝土浇筑并凝固成一体，确保泥浆不漏失，对乌鲁木齐河水源地起到很好的保护作用。套管采用Φ325mm钢管，倾角-6。
不良地层
（3）控向钻进
本次水平定向钻隧道勘察项目，采用设备主要有GD3500-L型定向钻机、发电机组、泥浆泵、泥浆搅拌回收系统、P2控向系统等。
钻具组合：
9-7/8″三牙轮镶齿钻头+ 1.5°172螺杆泥浆马达+172无磁钻铤+5-1/2″钻杆+6-5/8″钻杆
在隧道进口沿隧道轴线控向钻进，穿越博阿断裂进入花岗岩稳定地层100m后，于2271米处顺利终孔。
在钻进过程中，每根钻杆结束时采集岩屑一次（钻杆长度约9.6米），并对钻压、泵量、扭矩、钻速等参数进行记录。
博阿断裂
P2控向显示平面位置及高程
岩屑采集
（4）涌水量观测
涌水量每日观测一次。
（5）取芯
在施工过程中，分别在1003米、1900米处取芯两次。
1003米取芯
1900米取芯
（6）综合测井
在终孔后，对2271米钻孔全程进行综合测井。由于测井设备故障及工期原因，未能取得相关数据，是本工程的一大遗憾。
（7）孔内电视
对2271米钻孔全程进行孔内电视摄像。
孔内电视
4.结束语
天山胜利隧道进口水平定向钻勘察项目，工程地质条件复杂，施工环境恶劣，通过我公司人员的不懈努力，于2020年7月15日圆满完成。本次超长距离的定向钻勘察首次应用于公路隧道勘察，也是对传统隧道勘察的一种创新，虽取得了一定经验，也存在一些问题有待解决。在施工过程中曾得到中交二工局、中美非开挖研究中心、隧道施工单位及业主的大力支持，在此表示真诚的感谢。
