水电站建设中引水隧洞施工技术浅析

水电站引水隧洞承担着将上游水库水量引导至发电厂房的关键任务，其断面尺寸通常在直径5-15 米之间，长度从几公里延伸至数十公里，施工过程需穿越多种复杂地质构造。当前国内水电开发重心向西南高山峡谷地区转移，地质条件愈发复杂，高地应力、强岩爆、大涌水等不良地质现象频发，传统施工方法面临严峻挑战。数字化勘察技术、智能掘进装备、动态监测系统的融合应用成为破解技术瓶颈的必由之路。施工单位必须在确保结构安全的前提下，兼顾工期进度与经济效益，实现技术创新与风险管控的动态平衡。

一、施工前准备与地质勘查技术

地质条件精细化分析阶段需要突破传 维地质剖面的局限性 维地质建模技术通过整合钻孔数据、物探成果、地表露头信息构建隧洞轴 的岩 岩性界面识别精度达到米级水平，断层破碎带的产状要素（走向 标注的每个地质单元都附带岩石力学参数数据库，包括单轴抗压强度、 模量、泊松比、 内摩擦角等关键指标，这些参数直接输入爆破设计软件生成差异化的钻孔布置方案。硬岩段采用1.2-1.5 米孔距密集布孔，软岩段放宽至1.8-2.0 米避免过度扰动，炸药单耗根据岩石坚固系数在 0.4-0.8kg/m³ 范围内动态调整。

施工场地规划需要综合考虑地形坡度、运输距离、弃渣场容量等多重约束条件，洞脸开挖位置选择在岩体相对完整、自然边坡稳定的区段，避开大型断层露头与卸荷裂隙密集带。边坡开挖采用预裂爆破技术形成平整临空面，随即施作系统锚杆（φ25mm、 间距 2m×2m 网格布置）配合100mm 厚C25 喷射混凝土封闭坡面，防止风化剥落影响后续施工安全。洞口段配置三臂凿岩台车实现钻孔定位精度 ±50mm ，智能监测系统包括全站仪自动测量机器人、振动传感器阵列、视频监控网络。数据采集频率设定为每小时一次常规巡检、异常触发即时报警模式。

二、隧洞开挖核心工艺

钻爆法施工控制的核心在于光面爆破技术参数的精准匹配，周边孔采用φ42mm 小直径钻头配合不耦合装药结构。药卷直径25mm 形成1.68 的不耦合系数，孔距 格控制在4 确保爆破裂纹贯通形成光滑轮廓面，线装药密度根据围岩级别在150-2 槽 辅助孔→周边孔”的毫秒延期爆破原则，雷管段别间隔25-50ms 避免应力波叠加造成过度破坏，每循环进尺控制在3-4 米平衡效率与安全。超欠挖现象通过激光断面仪实时扫描检测，超挖深度大于 20cm 区域采用同级配混凝土回填密实，欠挖部位使用手持式凿岩机精确修整至设计轮廓线±5cm 偏差范围[2]。

TBM 掘进机在长大隧洞施工中展现出日进尺15-30 米的高效优势， 盘配置根据地质预报结果动态调整。花岗岩等极硬岩段安装 19 英寸滚刀 提高破岩效率，推进压力维持在20-25MPa 防止刀具过度磨损。 寿命，推进压力降至15-18MPa 减少设备负荷。出渣系统采用连 度 ，皮带宽度 1200mm 满足最大块石500mm 的通过要求。转载点 临时故障 造成掘进中断，并且渣土实时称重系统监控出渣量异常波动，偏差超过理论值20%触发地质条件复核程序。

三、支护体系构建技术

初期支护即时加固遵循“短进尺、强支护、早封闭”原则，锚杆采用全长粘结型中空注浆锚杆，杆体为φ25mm 的HRB400 螺纹钢，钻孔直径42mm 确保足够的浆液充填空间，注浆材料选用水灰比0.4-0.45 的纯水泥浆，注浆压力0.5-0.8MPa 保证浆液充分渗透岩石裂隙。锚杆长度根据塑性区深度计算确定，通常为3-4.5 米穿透松动圈锚固至稳定岩体，钢筋网片采用φ8mm 钢筋焊接成 150mm×150mm 网格，搭接长度不少于200mm。喷射混凝土强度等级为 C25，采用湿喷工艺降低回弹率至10%以下，分层喷射每层厚度 50-70mm。初喷后2-4 小时内完成复喷达到设计厚度100-150mm，微变形监测采用多点位移计配合收敛测线。监测频率根据变形速率动态调整，日变形量大于1mm 时加密至每4 小时一次，变形趋于稳定后可延长至每日一次。

二次衬砌施工工艺强调结构整体性与耐久性，模板台车采用全液压自动定位系统，通过激光导向装置实现中线偏差±2mm、高程偏差±3mm 的精确就位。台车长度 12 米减少施工缝数量以提高结构完整性。模板表面粘贴聚氨酯防粘层确保脱模后，混凝土表面光洁度需要达到清水混凝土标准，混凝土采用C30 抗渗等级P8 配合比，粗骨料最大粒径不超过25mm 防止钢筋间隙堵塞，坍落度控制在 140-160mm 兼顾流动性与抗离析性。浇筑采用分层对称原则，每层厚度300-400mm，插入式振捣器振捣间距不超过500mm，振捣时间 15-20 秒至表面泛浆无气泡为止。拱顶采用附着式振捣器补充振捣消除拱顶空洞，养护期间洞内温度保持15-25℃，相对湿度大于80%，养护时间不少于14 天确保早期强度发展。

四、特殊地质段处理技术

软弱围岩加固方案的实施需要超前支护措施介入，小导管采用φ42mm、壁厚3.5mm 的无缝钢管，长度4-5米确保搭接长度不小于 1 米形成连续加固圈。钢管表面钻设φ8mm 注浆孔，孔间距150mm 呈梅花形布置增强浆液扩散效果，注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水泥浆水灰比 0.6-0.8，初始注浆压力 0.5MPa 逐步提升至1.5-2.0MPa 终压，单孔注浆量达到设计值的 80%或压力突增时结束该孔注浆。管棚支护应用于极软弱地层或洞口浅埋段，采用φ108mm、壁厚6mm 的大直径钢管，单根长度15-30 米，环向间距 300-400mm，外插角控制在1°-3°避免侵入开挖轮廓。管内插入 3 根φ22mm 钢筋笼增强抗弯刚度，注浆采用分段后退式，每段3-5 米确保浆液充填密实。

涌水段综合治理要求建立“堵排结合”的系统防控体系，全断面预注浆通过钻设探水孔掌握地下水分布规律。当单孔涌水量超过 10L/min 时启动注浆止水程序，注浆孔按内外两圈布置，外圈孔深 15-20 米、内圈孔深8-12 米形成双层止水帷幕。注浆材料选择超细水泥（比表面积>600m²/kg）或化学浆液，超细水泥浆液水灰比0.5-0.6 添加2%膨润土提高稳定性。化学浆液采用聚氨酯或环氧树脂材料，初始粘度10-20mPa·s，凝胶时间30-60秒可控，注浆压力取静水压力的1.5-2 倍，通常在2-5MPa 范围。注浆效果需要检查钻孔残余涌水量应小于2L/min，排水系统设置纵向主排水沟（300mm×400mm 断面）配合横向支沟（ 200mm×200mm) ），结构防水采用EVA防水板（厚度 1.5mm）配合无纺布缓冲层，搭接宽度100mm 热熔焊接形成整体防水体系。

结束语

综上，引水隧洞施工技术正朝着数字化、智能化、精细化方向快速演进，三维地质建模技术实现了地质信息的可视化表达与定量分析，为施工方案优化提供了科学依据，智能掘进装备显著提升了施工效率的同时降低了安全风险，动态监测系统从被动响应转变为主动预控，极大提高了风险防控能力。未来的技术发展将更加注重多源数据融合、人工智能决策、绿色施工理念的深度应用。BIM 技术与物联网平台的集成将实现施工全过程的数字孪生，机器学习算法在地质预报、参数优化、风险评估等环节的应用将进一步提升决策的科学性。

参考文献

[1] 钟久安,李乔斌,冯艺,等.锦屏二级水电站引水隧洞大流量地下水导排施工技术[J].水利水电快报, 2023,44(S02):35-38.

[2] 王军红.固增水电站有压引水隧洞支洞封堵防渗施工技术[J].四川水力发电, 2023, 42(5):9-12.

作者简介：李小科（1985.05-），男，汉，四川成都，本科，学士，助理工程师，主要研究方向：水力电站建设。