复杂地质条件下水利引调水隧洞施工关键技术与风险管控

一、引言

在全球水资源分布不均与用水需求持续增长的背景下，水利引调水隧洞成为优化水资源配置、保障区域可持续发展的核心工程设施。其能够跨越地理障碍，精准输送水资源，有效缓解干旱地区缺水、平衡区域用水差异等问题，在经济社会稳定发展进程中占据关键地位。

但隧洞施工面临严峻地质挑战，断层破碎带内岩体破碎、地下水活跃，易引发坍塌涌水，严重威胁施工安全与进度；软岩地层强度低、变形大，会使隧洞结构承受持续压力，增加支护与维护难度；岩溶发育区溶洞、暗河纵横，可能导致突泥、地面塌陷等灾害，同时带来复杂的水文地质问题。

鉴于此，全面剖析复杂地质环境下施工技术要点与风险管控策略，是保障引调水隧洞工程顺利建设、实现水资源高效调配、提升工程综合效益的必然要求，对推动水利事业稳健发展意义深远。

二、复杂地质条件对引调水隧洞施工的影响

2.1 断层破碎带

断层破碎带是地质构造运动的产物，其内部岩石呈现高度破碎状态，节理裂隙纵横交错，岩体的完整性遭到严重破坏，自身稳定性极差。在隧洞施工期间，这种地质条件使得围岩难以维持自身的稳定结构，极易发生坍塌和掉块现象。施工人员在这样的环境下作业，生命安全时刻面临着巨大威胁，施工进程也会因频繁的安全事故处理而被迫中断，导致工期延误。

由于破碎带的强透水性，地下水在其中的活动十分活跃。丰富的地下水在施工过程中可能会突然大量涌入隧洞，形成涌水灾害；还可能裹挟着破碎的岩石泥土，引发突泥现象。大量的涌水和突泥不仅增加了施工现场排水的复杂性和难度，而且会对围岩的稳定性产生进一步的破坏。为了应对这些问题，施工方需要投入更多的资源用于排水和围岩支护，这无疑会增加工程的成本。此外，支护结构在承受巨大的围岩压力时，其设计和施工难度也显著提升，若支护措施不到位，可能引发连锁反应，进一步加剧工程风险。

2.2 软岩地层

软岩独特的物理力学性质决定了其在隧洞施工中会带来一系列棘手问题。其强度较低，在隧洞开挖后，原本的应力平衡被打破，围岩应力重新分布。软岩在这种应力作用下，会产生较大的塑性变形，导致隧洞洞室的收敛变形超出预期。随着时间的推移，这种变形可能会不断累积，严重时会致使衬砌结构开裂甚至完全破坏。

软岩的流变特性更是增加了施工的难度和复杂性。即使在开挖完成后的一段时间内，围岩的变形仍可能持续发展，这就要求施工过程中必须持续进行监测和维护工作。频繁的监测和维护不仅增加了人力、物力的投入，还可能影响到施工的正常进度。例如，为了确保洞室的稳定，需要定期对变形情况进行测量和分析，根据变形数据调整支护参数，这一系列工作都需要占用宝贵的施工时间，进而对工程的整体进度和质量产生不利影响。

2.3 岩溶发育区

岩溶发育区因其独特的地质溶蚀作用，形成了各种各样复杂的岩溶形态，如大小不一的溶蚀洞穴、纵横交错的溶沟和溶槽等。在隧洞穿越这些区域时，一旦遭遇大型溶洞，溶洞的存在会使隧洞周边的岩体受力情况发生突变，导致隧洞突然失去稳定性而坍塌。溶洞内的填充物通常处于松散状态，在施工扰动下，极易引发突泥、涌砂等灾害，大量的泥沙和石块会迅速堵塞隧洞，使施工无法正常进行，清理工作也极为困难，耗费大量的时间和资源。

岩溶水的存在是岩溶发育区施工的又一难题。其复杂的水文地质条件使得施工排水难度极大，若不能有效处理，可能会引发一系列环境问题。

例如，过量的排水可能导致地下水位下降，引发地面塌陷，对周边建筑物和生态环境造成严重破坏；同时，排出的水可能携带大量的泥沙和污染物，造成地下水污染，影响当地的生态平衡和水资源质量。这些环境问题不仅会增加工程的外部成本，还可能引发社会和环境方面的争议，对工程的顺利推进产生负面影响。

三、复杂地质条件下引调水隧洞施工关键技术

3.1 超前地质预报技术

在复杂地质条件下的水利引调水隧洞施工中，超前地质预报技术是保障施工安全与顺利进行的关键环节。地质雷达作为常用手段之一，凭借高频电磁波反射原理发挥着重要作用。其工作时发射高频电磁波，当电磁波遇到不同介质的分界面时会产生反射信号，通过接收和分析这些反射信号，能够迅速探测出掌子面前方一定范围内的地质结构细节，如岩层的分层情况、是否存在空洞或疏松区域，同时还能有效检测出含水情况，包括地下水的水位、水量分布等信息，为施工人员提前了解前方地质水文状况提供了及时且较为全面的数据支持。

TSP（隧道地震波探测）技术则基于人工激发地震波的原理开展工作。在隧洞施工过程中，通过特定装置在掌子面附近激发地震波，这些地震波向四周传播并在遇到不同岩石性质或地质构造的界面时发生反射。专业人员根据反射波的特征，包括波的振幅、频率、传播时间等参数，经过复杂的数据分析和处理，能够精准判断前方岩石的完整性。若岩石存在裂隙、断层等缺陷，反射波会呈现出明显的异常特征，从而帮助施工团队提前确定断层位置、破碎带范围等关键地质信息，以便及时调整施工策略。

超前钻探技术虽然相对耗时耗力，但具有直观性的显著优势。它通过钻孔直接获取岩芯样本，施工人员可以直接观察岩芯的岩石类型、结构构造、节理裂隙发育程度等，进而直观了解地质构造的具体形态和岩石的物理力学性质。同时，还能准确判断地下水的赋存状态，如含水层位置、水量大小等。在实际施工中，综合运用地质雷达、TSP

和超前钻探等多种技术，施工团队能够全面、准确地提前掌握隧洞前方地质变化情况，从而为施工方案的动态调整提供科学依据，有效预防诸如坍塌、涌水等地质灾害的发生，确保施工安全和工程进度不受地质条件的意外干扰。

3.2 支护技术

在复杂地质条件下的水利引调水隧洞施工中，支护技术的合理应用对保障隧洞稳定起着关键作用。针对不同的地质条件，需采用不同的支护技术。

3.2.1 断层破碎带支护技术

在断层破碎带，围岩极为破碎，稳定性极差，常规的支护手段难以满足要求。为此，可采用超前小导管加径向注浆支护技术。首先，在开挖前，沿隧洞周边布置超前小导管，通过导管向围岩注入水泥浆或化学浆液，浆液填充围岩裂隙，形成加固圈，提高围岩的自稳能力。随后，在开挖过程中，及时施作径向注浆，进一步加固围岩，防止坍塌和掉块。此外，还可采用工字钢与网片配合的支护方式。利用工字钢搭建支撑框架，迅速承担破碎围岩的压力，铺设钢筋网片覆盖围岩表面，防止小块掉落，增强围岩整体性。通过多种支护手段的结合，形成稳固的支护体系，确保施工安全。

参考文献

[1]杨东,方超,杨泽.复杂地质条件下大型引调水工程隧洞施工质量控制技术研究[J].中国科技期刊数据库 工业 A,2023(12):1-3.

[2]刘佳.水利工程中引水隧洞的施工技术浅析[J].新疆额尔齐斯河投资开发（集团）有限公司,2024(10):1-4.