中国水利水电第六工程局有限公司 辽宁丹东 118000
摘 要：辽宁省大伙房水库输水工程常规钻爆标段地质构造复杂，隧洞洞线穿越断层多并富含地下水。地下洞室施工中采用了CSAMT电磁物探、TSP超前地质预报、钻设超前探孔等多种超前勘探技术手段，较为准确的探明了富水断层构造分布的位置，有效规避了地下洞室施工中存在的各种地质风险。
关键词：CSAMT电磁物探；TSP超前地质预报；超前探孔
1 工程概况
辽宁省大伙房水库输水工程是国家振兴辽宁老工业基地的重大水资源配置工程，位于辽宁省本溪市桓仁县与抚顺市新宾县两个县级行政区域内。本输水工程将辽宁省桓仁县浑江水经输水洞线自流至新宾县苏子河后汇入浑河，并经大伙房水库反调节后，向浑太河下游抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦、大连等城市供水。本输水隧洞为无压隧洞，全长85.32km，洞室埋深在52～600m之间，输水隧洞采用TBM掘进为主，钻爆法为辅的联合作业方式。输水隧洞开挖断面为马蹄型及圆型，主洞开挖洞径为8m。其中常规钻爆标段主洞段地下洞室埋深52～600m,引水隧洞洞线穿越太古界、中生界、新生界等地层，岩性主要为安山角砾岩、凝灰岩、大理岩、铁质石英砂岩、正长斑岩、变粒岩、硅质石英砂岩等。输水洞线受地质构造影响较大，沿线褶皱构造较为发育并伴有脆性断 裂构造，地质条件复杂。由于前期地质勘测与实际开挖揭露的地质现象存在一定程度的差异，为进一步探明隧洞洞线穿越区域地下水及不良地质构造的空间分布，在大伙房水库输水工程洞室开挖施工过程中采用了可控音频大地电磁测深法（CSAMT法）、TSP超前地质预报、超前探孔等多种超前勘探技术手段从地面、地下两个方向有效探明了地下水及不良地质构造的空间分布，对指导地下洞室施工，规避地质风险起到了不可替代的作用。
2 超前勘探技术
2.1 CSAMT电磁测深法
2.1.1 工作原理
可控音频大地电磁测深法，简称CSAMT电磁测深法是基于电磁波传播理论及电磁趋肤理论兴起的一种地球物理新技术，它是通过特种设备发射和接收不同频率的电磁信号，经专用软件处理后根据电磁波在不同深度、不同介质中传播的电阻率进而探明地下洞室各种地质构造的空间分布。CSAMT法野外工作布置示意图详见附图1。
2.1.2 测线布置
由于D&B4钻爆标段前期地质勘测与实际开挖开挖揭露的实际地质情况存在较大差异，大伙房水库输水工程施工过程中采用CSAMT电磁测深法对D&B4标段桩号14+014～19+945段进行了进一步的勘探。物探测线采用GPS进行准确定位，共布置3条平行于洞线测线，4条垂直于洞线的测线。主测线沿隧洞轴线布置，桩号DK18+860～DK20+200；南旁测线桩号DK18+860～DK20+200，向南偏离洞轴线20m；北旁测线桩号DK18+860～DK20+200，向北偏离洞轴线20m；短测线1长280m，交洞轴线于DK20+140；短测线2长420m，交洞轴线于DK20+128.6，走向63°34′；短测线3长280m，交洞轴线于DK19+960；短测线4长420m，交洞轴线于DK19+180。测线布置详见图2。
R1、R2传感器2D成果图
2.2.4 地质解译与地质预报
对处理成果的解译与评估，主要根据以下原则进行：
（1）反射振幅越强，反射系数和波阻抗的差别越大。
（2）正反射振幅表明正的反射系数，表明刚性岩层；负反射振幅指向软弱岩层。
（3）若S波反射比P波强，则表明岩层饱含水。
（4）Vp/Vs较大的增加或泊松比 δ突然增大，常常因流体的存在而引起。
（5）若Vp下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。
解译及评估结果示例见附表1。
2.3 超前探孔
2.3.1 工作原理
超前探孔是利用超前勘探设备对拟开挖掌子面进行钻孔勘探，是最直接、最具可靠性的超前勘探手段。大伙房水库输水工程中采用YT-27手风钻或地质回转钻机根据地掌子面节理裂发育情况、结构面及地下水出露情况，有针对性的进行钻孔勘探。钻孔过程对超前探孔钻孔情况进行详实的记录，主要记录钻孔过程中的返水颜色、地下水流量变化情况及钻孔进度情况，及时对钻孔过程中的异常情况进行分析，并根据现场实际情况提前采取超前处理措施，进行超前灌浆或采取其它超前支护手段。超前探孔能有效探测拟开挖掌子面前方存在的高压涌水、断层等不良地地质构造。
2.3.2 孔位布置
超前探孔沿拟开挖掌子面洞周或沿节理面布置，钻孔水平孔或斜孔。沿洞周布置的超前探孔外插角为10～15°，孔深根据电磁物探或TSP超前地质预报解译成果确定。
3 结语
大伙房水库输水工程综合采用以上三种超前勘探技术手段，从洞内、洞外及拟开挖掌子面进行多层次、多方位的勘探。施工过程中将三种超前勘探有机结合在一起、进行相互印证，对指导现场施工、保障洞室施工安全、规避地质风险起到了积极的作用，可为今后地下洞室施工提供借鉴和参考。
论文作者:马振兴
论文发表刊物:《防护工程》2017年第1期
论文发表时间:2017/5/10
标签：超前论文; 地质论文; 隧洞论文; 伙房论文; 钻孔论文; 电磁论文; 轴线论文; 《防护工程》2017年第1期论文;