复杂地质条件下水利水电工程施工难点与对策
胡国仲
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胡国仲,. 复杂地质条件下水利水电工程施工难点与对策[J]. 地球科学探索,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157059.
摘要:
水利水电工程建设在复杂地质条件下面临诸多挑战,如地质环境多变、岩土体稳定性差、地下水丰富等,针对这些难点,需采取系统性的对策,包括加强地质勘察、优化施工方案、应用新技术新工艺等,通过分析复杂地质条件下的施工难点提出相应的技术和管理对策,可为类似工程提供参考,促进水利水电工程在复杂地质环境下的安全高效建设。
关键词: 水利水电工程;复杂地质条件;施工难点;对策
DOI:10.12721/ccn.2021.157059
基金资助:

水利水电工程建设对国民经济发展和民生改善具有重要意义,然而在复杂地质条件下进行水利水电工程施工面临诸多挑战,复杂的地质环境给工程建设带来了技术难度大、安全风险高、工期长、成本高等问题,因此深入研究复杂地质条件下水利水电工程施工的难点并探讨相应的对策,对于保障工程质量、控制工程风险、提高施工效率具有重要的现实意义和应用价值。

一、复杂地质条件下水利水电工程施工面临的主要难点

(一)地质环境多变性带来的施工挑战

复杂地质条件下的水利水电工程施工常面临地质环境多变性带来的巨大挑战。这种多变性主要体现在地层结构复杂、岩性差异显著和地质构造发育等方面,施工过程中频繁遇到的断层、褶皱和岩溶等地质构造不仅增加了勘察难度,还可能导致施工方案的频繁调整,例如在隧洞开挖过程中,软硬相间的互层结构使得掘进速度难以把控,同时增加了支护难度,复杂的水文地质条件也构成重大挑战,地下水的丰富程度、分布特征及其动态变化都可能对施工造成显著影响。高压富水地层的突水、突泥问题不仅威胁施工安全还可能导致工期延长和成本增加,地质环境的多变性还可能引发滑坡、崩塌、泥石流等一系列次生地质灾害,对工程的安全施工构成严重威胁,因此在复杂地质条件下进行水利水电工程施工,需要充分认识和应对地质环境多变性带来的挑战,采取灵活多样的施工技术和管理措施以确保工程的顺利进行。

(二)岩土体稳定性问题及其影响

在复杂地质条件下岩土体稳定性问题是水利水电工程施工面临的另一重大难点。岩土体的稳定性直接关系到工程的安全性和耐久性,而在复杂地质条件下,岩土体往往表现出较差的力学性质和较高的不确定性,软弱地层的存在严重影响了工程的整体稳定性,软弱夹层和软弱结构面等可能导致基坑开挖、边坡支护等施工环节面临巨大挑战,岩溶发育地区的溶洞、暗河等地质现象增加了地基处理的难度,可能引发突发性工程地质问题,高地应力区域的岩爆、岩体松弛等问题不仅威胁施工安全还可能导致支护结构失效。受地质作用影响,岩土体的工程性质可能随时间、应力状态等因素发生变化,这种动态特性增加了施工过程中的不确定性,例如某些膨胀性岩土在吸水后体积显著增大,可能对已完成的工程结构产生额外压力;而风化敏感性强的岩土在暴露后可能快速劣化,影响开挖面的稳定性,因此在复杂地质条件下的水利水电工程施工中,必须高度重视岩土体稳定性问题,通过综合勘察、监测和分析采取合理的工程措施以确保工程的长期稳定和安全[1]

二、复杂地质条件下水利水电工程施工的技术对策

(一)加强地质勘察和监测技术的应用

在复杂地质条件下进行水利水电工程施工加强地质勘察和监测技术的应用至关重要。应采用先进的地质勘察技术,如高密度电法、三维地震勘探等地球物理方法,结合钻探、槽探等传统手段,全面掌握工程区的地质条件,地质雷达技术可用于探测地下暗河、溶洞等隐蔽性地质构造,而微重力测量则有助于识别岩溶发育区域,在勘察过程中应注重采集岩土体的工程特性参数如强度、变形性、渗透性等,为后续施工方案的制定提供可靠依据,建立健全的工程地质监测系统,实时监测岩土体的变形、位移、应力状态等参数。可采用GPS、InSAR等遥感技术进行大范围的地表变形监测,而深部位移则可通过钻孔倾斜仪、多点位移计等仪器进行测量,地下水动态监测系统应包括水位观测井、渗压计等以掌握地下水的变化规律,还可利用光纤传感技术实现对隧洞、坝体等关键部位的应力应变实时监测,通过建立地质信息管理系统,整合勘察和监测数据,运用大数据分析和人工智能技术,可及时识别潜在地质风险,为工程决策提供科学依据。

(二)优化施工方案和工艺

针对复杂地质条件下水利水电工程施工面临的难点,优化施工方案和工艺是提高工程质量和效率的关键,应根据详细的地质勘察结果,因地制宜地制定施工方案,在软弱地层中可采用超前小导管、管棚等支护技术,提高隧道开挖的稳定性,对于高地应力区域,可考虑采用柔性支护和让压设计,缓解岩爆风险。在岩溶发育区可利用高压旋喷桩、深层搅拌等地基处理技术,改善地基条件,创新施工工艺以应对特殊地质条件,例如在富水地层中,可采用冻结法、帷幕灌浆等技术控制地下水,保证开挖安全,对于膨胀性岩土,可使用膨胀压力释放槽和防膨胀衬砌等特殊设计,在松散地层中可应用盾构法等机械化施工技术,提高施工效率和安全性。新材料的应用也能有效提升施工质量,如高性能混凝土、纤维增强复合材料等可提高结构的抗裂性和耐久性,在施工过程中应灵活运用信息化施工技术如BIM技术,实现施工过程的可视化管理和优化,通过实时监测数据反馈及时调整施工参数如开挖步距、支护时机等,以适应变化的地质条件,通过不断优化施工方案和创新施工工艺可有效应对复杂地质条件带来的挑战,确保水利水电工程的顺利实施[2]

三、复杂地质条件下水利水电工程施工的管理对策

(一)健全安全管理体系

在复杂地质条件下进行水利水电工程施工,健全安全管理体系是确保工程顺利进行的关键。应建立全面的安全管理制度,明确各级责任人及其职责,制定详细的安全操作规程和应急预案,强化安全教育培训,提高施工人员的安全意识和专业技能,特别是针对复杂地质条件下可能遇到的特殊情况进行专项培训,建立健全的安全检查制度,定期开展安全隐患排查并及时整改发现的问题,引入先进的安全监控技术如智能安全帽、无线传感器等,实现对施工现场的实时监控和预警。建立安全信息管理系统,及时收集、分析和共享安全相关数据,为安全决策提供支持,在施工过程中应严格执行安全技术交底制度,确保每个施工环节都有相应的安全保障措施,针对复杂地质条件下的特殊风险如突水、岩爆等,制定专门的应急处置方案并定期进行演练,通过不断完善和优化安全管理体系,可有效预防和控制施工过程中的安全风险,保障工程的顺利实施。

(二)加强质量控制和风险管理

在复杂地质条件下的水利水电工程施工中,加强质量控制和风险管理是确保工程成功的重要保障,质量控制方面,应建立全过程、多层次的质量管理体系,制定详细的质量控制计划,明确各施工环节的质量标准和控制要点。加强原材料和施工工艺的质量控制,引入先进的检测技术如无损检测、智能传感器等,实现对关键部位和过程的实时监控,建立质量信息管理系统,及时收集、分析质量数据,发现并解决质量问题,在风险管理方面应采用系统化的风险评估方法如故障树分析、蒙特卡洛模拟等,全面识别和评估潜在风险,针对复杂地质条件下的特殊风险如地质灾害、工程地质问题等,制定有针对性的风险应对策略。建立动态风险管理机制,根据施工进展和地质条件变化,及时调整风险管控措施,加强与设计、监理等单位的沟通协作,建立信息共享平台,实现风险的协同管理,建立完善的变更管理制度,对施工过程中的重大变更进行严格的风险评估和控制[3]

结束语:

复杂地质条件下水利水电工程施工面临诸多难点,需要采取综合性的技术和管理对策,通过加强地质勘察、优化施工方案、应用新技术新工艺以及完善管理体系,可有效应对施工难点,保障工程质量和安全,未来还需进一步深化研究,不断创新技术和管理方法,推动水利水电工程在复杂地质条件下的可持续发展。

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