复杂地质条件下水利水电工程隧洞施工技术研究

引言

在水利水电工程里，隧洞很重要，能输水、帮着发电、疏导水流。隧洞施工质量好不好，直接影响工程建好后能不能安全用很久。所以，管好隧洞施工质量和进度，对水利水电工程很关键。但水利水电工程常建在有河、有山的地方，隧洞得穿过山区、复杂石头层。这些地方有四种常见地质问题：一是石头松散、不结实，挖洞后容易变形；二是有溶洞，里面容易存水，可能突然漏水漏泥；三是地下压力大，容易让石头变形、崩裂；四是地下水多，会泡软石头，还得费劲排水。这些问题会让施工变难，得用更复杂的方法挖洞、加固，还容易出事故。比如石头塌了、突然漏水，可能伤到人、坏了设备，施工得停，工期变长、花更多钱。现在有了新技术，能精准查地质、用新材料加固、靠机器自动施工，解决了不少难题。研究这些技术，能帮类似工程更安全高效施工，还能推动行业进步。

1 施工前期地质勘察与方案设计：打牢安全施工基础

复杂地质下挖隧洞，得先摸清地质情况，再定合适的施工方案，这样才能避开风险，指导后续施工。这步要做两件事：一是用多种方法查地质，收集详细数据；二是根据数据和工程需求，定出能落地的施工方案。

1.1 多维度地质勘察技术应用

要全面摸清隧洞经过地方的地质，得结合地面和地下的勘察方法。地面勘察时，先去现场画图记录，看地表石头类型、分布和地形，再用卫星或无人机拍图，分析植被、水流，初步找可能有风险的地方。地下勘察用三种技术：一是地质雷达，能近距离查石头是否完整、有没有溶洞和水；二是地震波反射法，能查远处石头分层和断层；三是钻孔声波测试，能测石头硬度，找不结实的段落。把这些数据整合，做成3D 模型，能直观看到地下情况，方便设计方案。

1.2 针对性施工方案设计

根据地质数据和工程需求定施工方案，不同地质用不同方法：石头松散的地方，分小块挖，挖完赶紧用混凝土、锚杆、钢架加固；有溶洞的地方，先探再用浆液堵小溶洞，大溶洞先排水再填实；地下压力大的地方，控制爆破力度和开挖长度，用高强度材料加固。方案里还得明确用啥设备、材料要啥标准、怎么保障工人安全。

2 核心施工技术选择与应用：应对复杂地质难题

在复杂地质里挖水利水电隧洞，最大的难题是不同地质对施工安全和速度影响不一样，得选合适的技术。选对技术才能突破地质困难，顺利施工；选不对不仅解决不了问题，还可能让风险变大，出安全事故。实际施工中，复杂地质主要带来两个问题：一是石头不稳定，比如松散石头容易塌、地下压力大时石头容易变形；二是漏水，比如有溶洞的地方可能突然漏水漏泥。所以，要创新优化技术，控制石头变形、管好漏水，保证施工安全高效。

2.1 软弱破碎围岩隧洞施工技术

松散石头强度低、结构散，自己撑不住，挖完不赶紧加固就会塌。施工关键是 “赶紧加固、控制变形”。挖的时候用台阶法或CRD 法，把隧洞分成小块依次挖，减少对石头的影响。挖完马上加固：先喷15-25 厘米厚的混凝土封表面，再装锚杆、钢拱架，形成整体加固体系。石头特别松散时，还在挖面前打小导管，注水泥浆或化学浆，形成加固圈，防止塌方。

.2 岩溶发育区域隧洞施工技术

有溶洞的地方，溶洞里容易存水，可能突然漏水漏泥，很危险。施工重点是 “提前探测、先堵水”。先用法：一是超前地质钻，打 10-30 米深的孔，看溶洞位置和水量；二是地质雷达，用电磁波查溶洞分布。小溶洞且水少，就注水泥浆堵；大溶洞且水多，先插管子排水，再用模袋混凝土或石头填实，最后补注浆加固。还在挖

面后设止水帷幕，防止突然漏水。

2.3 高地应力隧洞施工技术

埋得深的隧洞，地下压力大，石头容易掉块或崩裂。施工关键是 “释放压力、加强加固”。炸石头时控制药量和炮孔，减少对石头的冲击；还在应力集中处打孔或挖槽，释放压力。加固用高强度锚杆、钢拱架，喷25-30厘米厚的C30 以上混凝土；压力特别大时，再浇钢筋混凝土二次衬砌，一起抵抗压力，保证隧洞稳定。

3 施工风险防控与质量保障：确保工程安全高效推进

在复杂地质里挖水利水电隧洞，风险比普通地质高很多，想控制好质量也更难。这是因为复杂地质容易出现突发情况，比如突然漏水、石头塌了，而且一道工序出问题，可能连累整个施工，影响安全和进度。要解决这个问题，得建一个 “实时监测 - 风险预警 - 质量管控” 的完整体系。这个体系里，监测是基础，预警是关键，管控是保障，三者配合，能及时避开风险，保证施工质量，让隧洞施工又安全又高效。

3.1 施工过程实时监测技术

施工时的实时监测就像 “眼睛”，能及时发现问题。用智能设备盯着三个重点：一是看石头变形，在隧洞顶部、侧面、底部设监测点，用全站仪、收敛计测位移，变形快或快到限值，就说明石头不稳，要调整施工。二是看加固结构受力，在锚杆、钢拱架上装传感器， 受力超标准，就得加锚杆、加密钢拱架，防止加固结构坏了导致石头塌。三是看地下水位，在挖面附近装水位计和测水量的设备，水位突然降或水变多，要赶紧找漏水的地方，要么堵要么排水。这些数据会实时传到控制中心，系统会分析，快到预警值就报警，提醒调整施工，比如少挖点、早点加固。

3.2 风险预警与应急处置

风险预警和应急处理就像 “急救员”，能及时应对危险。按地质复杂程度和监测数据异常情况，分三个预警等级：蓝色预警是低风险，地质有点复杂、数据稍异常，调整开挖长度、多加固几次，多监测就行；黄色预警是中风险，地质较复杂、数据明显异常，要停挖，加固已挖的部分，找到风险原因，没问题再继续；红色预警是高风险，地质很复杂、数据严重异常，比如石头变形超了、突然漏很多水，要马上撤人撤设备，然后抢险，漏水就抽水堵洞，塌了就临时加固。

3.3 施工质量管控措施

质量管控要从三方面入手：材料上，钢筋、混凝土等进场前，要查合格证、抽样检测，合格才能用，还要好好存放，防止水泥受潮、钢筋生锈。工艺上，挖洞、加固、注浆等工序都有操作要求，比如喷混凝土要分层喷，每层5-10 厘米，派专人盯着，用专用设备保证质量。验收上，每道工序先自己查，再互相查，最后监理查，加固强度够不够、隧洞尺寸对不对、漏不漏水都要查，合格才能进行下道工序，还要记录好，方便后续查看。

4 结语

复杂地质条件下水利水电工程隧洞施工技术的研究与应用，是突破复杂地质对隧洞施工的技术瓶颈、保障工程建设安全的关键环节。持续推动复杂地质条件下隧洞施工技术的创新与实践，不仅能够为水利水电工程建设提供更先进的技术支撑，助力攻克更多高难度隧洞工程（如深埋长隧洞、跨流域调水隧洞），还能推动水资源的优化配置（如通过输水隧洞实现水资源跨区域调配）与能源的可持续利用（如通过发电隧洞提升水电开发效率），为国家水利水电事业的高质量发展与 “双碳” 目标的实现提供重要保障。

参考文献：

[1]张潇丹.复杂地质条件下水利水电工程基础处理施工技术研究.建筑技术科学,2024-09.

[2]王朝阳.复杂地质条件下水利水电基础处理方法研究.建筑科学,2024-07.