水利工程水下施工技术的创新与实践应用

一、引言

引调水工程旨在通过跨区域调配水资源，缓解缺水地区用水压力，优化水资源时空分布格局。水下施工部分贯穿工程始终，其质量优劣直接关乎整个引调水系统的运行效率与稳定性。从大型输水渠道的基础构筑到深埋隧洞的开挖支护，从关键节点的混凝土浇筑到输水设备的水下安装，每一个环节都要求精湛的技术与精细的管理。然而，水下施工环境特殊，不可控因素众多，传统施工技术在面对复杂工况时逐渐暴露出局限性，亟需创新突破，以适应新时代引调水工程建设需求。

二、引调水工程水下施工面临的问题

（一）地质条件复杂

引调水线路往往绵延漫长，不可避免地要穿越各式各样复杂多变的地质地貌区域，其中软土地层、岩溶发育区以及砂卵石地层给施工带来的挑战尤为突出。

软土地层主要由黏土、粉质黏土等细颗粒土组成，其土质松软，孔隙比大，承载能力极低。在这样的地基上修筑输水渠道、泵站基础等构筑物时，由于上部结构自重及附加荷载的作用，极易引发过度的基础沉降。以某南方引调水工程为例，其渠道部分段落位于软土地层之上，施工初期未充分预估软土沉降特性，按照常规基础处理方式施工。在渠道通水试运行阶段，部分渠段出现了明显的不均匀沉降，导致渠道衬砌开裂、渗漏，不仅影响了输水效率，还增加了大量后期修复成本，耗费人力、物力进行返工加固。

岩溶地区的地质情况更为棘手，溶洞、溶蚀裂隙如同地下的“迷宫”般纵横交错。这些空洞的存在使得地基的稳定性遭到极大破坏，随时可能发生地基塌陷事故。而且，一旦施工过程中揭穿溶洞，地下水会在压力作用下携带着泥沙等涌水涌砂，瞬间淹没施工场地，对人员和设备安全构成严重威胁。在西南地区的一个引调水隧洞工程中，施工至某岩溶发育段时，突然遭遇大规模涌水涌砂，由于前期准备不足，抢险工作一度陷入困境，工程被迫停滞数月之久，造成了巨大的经济损失。

砂卵石地层同样令施工团队头疼不已，其颗粒级配不均，大粒径的卵石与细砂混杂。这种特性使得围堰修筑时，围堰基础难以压实稳固，容易出现渗漏通道，进而影响围堰的挡水效果。在基础防渗处理方面，常规的防渗手段难以有效截断砂卵石地层中的地下水渗流，需要投入更多的资源和采用更为复杂的技术工艺，如高压喷射灌浆、地下连续墙等，无疑大大增加了施工风险与成本。

（二）水流影响显著

引调水工程多依傍天然河道、湖泊周边选址，或是径直穿越水流湍急的区域，水流流速、水位变化成为施工过程中难以回避的干扰因素。

高速水流具有强大的冲刷能力，如同隐匿在暗处的“利刃”，不断侵蚀着围堰、临时支撑结构的根基。围堰作为保障施工干地作业的关键设施，一旦根基被水流淘刷，其稳定性将大打折扣，随时有垮塌的风险。在某跨河引水管线铺设工程中，施工期正值河流汛期，湍急的水流使得围堰底部的沙袋被大量冲走，围堰多处出现管涌，若不是抢险及时，整个施工区域将被河水淹没，后果不堪设想。

水位的季节性涨落更是像一场“无常的闹剧”，打乱了施工原本有条不紊的节奏。施工场地随着水位变化频繁淹没、出露，一方面使得施工设备、材料需要反复搬迁，增加了施工成本与时间消耗；另一方面，对于水下混凝土浇筑、设备安装等关键工序而言，水位波动会导致施工条件不稳定。在进行水下混凝土浇筑时，水流易裹挟泥沙、杂物混入混凝土中，破坏混凝土的配合比，导致其强度降低、耐久性变差，影响工程结构的质量与使用寿命。

（三）施工安全风险高

水下施工环境宛如神秘而危险的“禁区”，昏暗无光、视野受限是其显著特征，这使得作业人员时刻面临着诸多致命威胁。

缺氧是水下作业常见的危险之一，由于水下空气流通不畅，随着作业时间延长，氧气含量逐渐降低，作业人员极易出现头晕、乏力甚至窒息等症状。溺水风险更是如影随形，一旦潜水装备出现故障、人员操作失误或是遭遇突发水流冲击，作业人员就可能瞬间被卷入黑暗的水底深渊。此外，在较深水域作业时，还需承受高压带来的身体不适，如耳膜穿孔、氮醉等。

大型机械设备在水下操作本就难度极高，如同“盲人摸象”，操作人员难以精准掌控设备状态。一旦设备突发故障，由于水下环境复杂，救援维修工作变得异常艰难。维修人员不仅要克服水下高压、低温等恶劣条件，还需在有限的视野下准确判断故障原因并实施修复，耗时费力，严重影响施工进度。

水下爆破、开挖等作业更是如同“在太岁头上动土”，稍有不慎就可能引发地层震动。这些震动波会向四周扩散，波及周边建（构）筑物，若其抗震性能不佳，可能导致墙体开裂、基础沉降甚至倒塌。倘若在施工前未对周边环境进行细致的安全评估并采取有效的防护措施，极易诱发严重的安全事故，危及现场人员生命安全，同时也会使工程进展陷入停滞。

（四）质量控制难度大

水下施工工序仿佛隐匿在重重迷雾之后，其隐蔽性强的特点给质量控制带来了极大挑战。

灌注桩基础施工过程中，钢筋笼的下放、混凝土的灌注都在水下完成，难以直观观察钢筋笼是否安装到位、混凝土是否均匀密实。若钢筋笼偏位，灌注桩的承载能力将大打折扣；混凝土出现离析、夹渣等问题，桩身质量将无法保证。水下混凝土连接缝处理同样棘手，连接处的密封性、混凝土结合程度难以直接查验，一旦出现缝隙，在后续运行过程中，高压水流就可能由此渗入，侵蚀结构内部，降低结构耐久性。

混凝土在水下浇筑时，由于受到水压、水流的双重作用，其凝固过程变得极为复杂。水压会阻碍混凝土中气泡的排出，导致混凝土内部孔隙率增加，强度发展受阻。水流则可能冲走水泥浆，使混凝土出现蜂窝麻面，外观质量和内在强度均受影响。而且，由于水下施工的特殊性，无法像陆地施工那样对混凝土实时取样检测，难以精准掌控其强度发展情况，给工程质量评定带来诸多不确定性，也为后续维护埋下隐患，一旦出现质量问题，修复难度极大，成本高昂。

三、引调水工程水下施工关键技术创新

（一）基础处理技术创新

1.高压旋喷桩与深层搅拌桩联合加固

在面对软土地层及浅层松散砂层这类棘手的地质条件时，工程人员创新性地采用了高压旋喷桩与深层搅拌桩相结合的工艺，为地基处理开辟了新路径。

高压旋喷桩宛如一台台强劲的“地质重塑机”，工作时，通过高压泵将水泥浆以极高的压力喷射而出，强大的冲击力如同利刃般切割、破碎土体。水泥浆与土体在高压作用下充分混合，随后迅速凝结，形成一个个坚实的圆柱状固结体。这些固结体均匀分布于地基之中，极大地增强了地基的承载能力，有效抵御上部结构传递下来的荷载，防止地基过度沉降。

而深层搅拌桩则如同一位深耕地下的“勤劳工匠”，它借助特制的搅拌机械，将深层土体持续翻动、搅拌，使土体颗粒与水泥等固化剂充分接触、发生化学反应。深层搅拌桩深入软土层底部，从更深层次改良土体性质，与浅层的高压旋喷桩协同发力，二者相辅相成，构建起稳固可靠的复合地基。

参考文献：

[1]王强。水利工程水下混凝土施工技术要点分析[J].中国水运（下半月）,2023,23(08):198-200.

[2]张辉。水下施工技术在水利工程中的应用研究[J].珠江水运，2023(13):102-104.