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摘要：复杂地质条件下引水隧洞施工易受断层破碎带、富水裂隙、高地应力及钻爆扰动影响。以某长距离引水工程为对象，结合围岩等级、埋深、涌水量和施工参数识别主要风险，并提出超前地质预报、开挖支护优化、地下水处置及监控量测措施，为隧洞安全掘进与风险动态管控提供参考。

关键词：引水隧洞；复杂地质；施工风险；控制措施

引言：引水隧洞线路长、埋深变化大，施工过程中常需穿越断层破碎带、富水地层及软弱夹层，围岩失稳、突水涌泥和支护变形具有突发性与耦合性[1]。传统依赖静态勘察和经验施工的管理方式难以及时适应掌子面条件变化，有必要结合具体工程参数开展风险识别并构建全过程动态控制体系。

1项目概况

某引水工程承担城乡生活供水、农田灌溉补水及生态基流保障任务，设计年引水量1.26亿立方米，设计流量4.8立方米每秒，加大流量5.6立方米每秒，采用重力自流输水。引水隧洞全长18.6千米，最大埋深620米，采用城门洞形断面，开挖宽4.6米、高4.9米，衬砌后净宽3.8米、净高4.1米。

沿线以砂岩、泥岩和灰岩为主，穿越5条断层破碎带，累计影响约860米，Ⅲ级和Ⅳ级围岩占76%，Ⅴ级围岩占14%。地下水以基岩裂隙水和岩溶水为主，正常涌水量约6800立方米每日，富水段最大预测涌水量达1.9万立方米每日。施工采用钻爆法，Ⅲ级围岩实施全断面开挖，Ⅳ级围岩采用台阶法，Ⅴ级围岩及断层段采用短台阶法，初期支护配置喷射混凝土、系统锚杆和钢拱架。

2复杂地质条件下引水隧洞施工风险识别

2.1断层破碎带围岩失稳风险

隧洞沿线穿越5条断层破碎带，累计影响长度约860米，局部破碎带宽度达到42米。该类地段岩体完整性差，节理裂隙密集，开挖扰动后易发生拱顶掉块、掌子面坍塌和侧壁收敛。Ⅴ级围岩段占线路总长约14%，当爆破参数控制不当或初期支护封闭滞后时，松弛圈会快速扩展。破碎岩体遇地下水软化后，锚杆握裹力与围岩自稳能力进一步下降，钢拱架可能出现沉降、扭曲和局部失稳。

2.2富水地层突水涌泥风险

工程区地下水以基岩裂隙水和岩溶水为主，隧洞正常涌水量预测约6800立方米每日，断层富水段最大涌水量可达1.9万立方米每日。开挖揭露导水裂隙、断层泥或溶蚀通道后，水压可能迅速释放，引发集中突水和泥砂夹带。若掌子面前方存在封闭富水体，短时间内涌水量将超过常规排水能力，造成设备浸泡、人员撤离受阻及支护基脚软化。高含泥水流还可能堵塞排水管路，降低作业面排水效率。

2.3高地应力岩爆与变形风险

隧洞最大埋深约620米，部分深埋段最大地应力约22兆帕，硬质砂岩和灰岩段存在应力集中现象。开挖卸荷后，掌子面及拱肩部位可能发生片帮、剥落和局部岩爆，飞石会威胁钻爆设备及作业人员安全。泥岩、炭质页岩和软弱夹层在高应力作用下则易出现持续收敛和底鼓，造成初期支护开裂、钢拱架变形及净空侵限[2]。若循环进尺过大或支护参数未随围岩变化调整，变形速率可能在短期内明显增加。

2.4钻爆施工与支护失效风险

隧洞以钻爆法施工，Ⅲ级围岩循环进尺为2.5至3.0米，Ⅳ级围岩控制在1.5至2.0米，Ⅴ级及断层段控制在0.8至1.2米。施工中若炮孔布置、装药量和起爆顺序不合理，容易形成超挖、欠挖和围岩过度扰动，增加支护背后空洞。喷射混凝土厚度不足、锚杆长度偏差或钢拱架间距过大，会削弱初期支护承载能力。多作业面同步推进还可能增加通风、排水和运输组织压力，影响支护材料及时进场[3]。

3复杂地质条件下引水隧洞施工风险控制措施

3.1加强超前地质预报与动态评估

施工中应结合地质雷达、瞬变电磁、超前钻探和掌子面地质素描，对断层破碎带、富水裂隙及软弱夹层进行综合判识。对前方30至50米范围实施分级预报，并依据围岩完整性、涌水量和变形速率及时修正风险等级。预报结果应直接用于调整循环进尺、支护形式和排水能力，保证施工参数与地质变化保持匹配[4]。

3.2优化开挖方法与支护参数

Ⅲ级围岩可采用全断面开挖，循环进尺控制在2.5米左右，Ⅳ级围岩宜采用台阶法，Ⅴ级及断层段应缩短至0.8至1.2米。爆破施工需控制单段药量和周边孔间距，减少围岩扰动。初期支护应根据监测结果调整喷射混凝土厚度、锚杆长度及钢拱架间距，破碎段应及时封闭成环。

3.3强化地下水与不良地质处置

针对富水裂隙和断层段，应在开挖前布置超前探水孔，查明水压、涌水量及导水通道。高水压区可采用超前帷幕注浆，注浆范围宜覆盖开挖轮廓线外3至5米。施工排水系统应按照最大预测涌水量配置，并设置双电源和备用泵组。对软弱夹层及断层泥应采取小进尺开挖、管棚支护和快速封闭措施[5]。

3.4完善监控量测与应急管理机制

围岩监测应重点布置拱顶沉降、周边收敛、锚杆轴力、钢拱架应力及地下水位测点，Ⅴ级围岩段施工初期宜每日观测1至2次，变形稳定后再逐步降低频率。监测数据应及时形成时态曲线，并与分级预警阈值对照，发现收敛速率持续增大、支护受力突变或涌水异常时，应立即停工复核并启动加固处置。现场还需完善突水、坍塌和岩爆应急预案，明确撤离路线、人员分工及设备调配等要求，储备排水泵、注浆材料、钢拱架和应急照明设备。

4风险控制措施实施效果

通过落实超前地质预报、短进尺开挖、支护参数优化、注浆排水及监控量测等措施，隧洞施工风险得到较好控制。断层破碎带和Ⅴ级围岩段支护闭合更加及时，拱顶掉块、侧壁收敛及局部坍塌现象明显减少；富水段经超前探水和帷幕注浆后，涌水量基本处于排水系统承载范围内。由此可知，采取加密钢拱架、补强锚杆和复喷混凝土等措施后，围岩变形逐步趋于稳定，未发生重大安全事故，整体达到了风险动态管控的预期效果。

5结束语

复杂地质条件下引水隧洞施工风险具有突发性和动态变化特征，断层破碎带、富水裂隙、高地应力及钻爆扰动均会对围岩稳定和施工安全产生影响。结合本工程实践可知，施工中应以超前地质预报为基础，配合开挖支护优化、注浆排水、监控量测和应急管理，形成全过程动态管控体系。

通过“预报—施工—监测—反馈—处置”的闭环管理，可及时掌握掌子面前方地质变化，并据此调整进尺、支护和排水措施，有效降低围岩失稳、突水涌泥及支护失效风险。后续类似工程应继续加强地质信息综合研判和施工参数动态优化，为引水隧洞安全掘进及长期稳定运行提供保障。

参考文献

[1]李强,李子阳,许林军,等.引水隧洞盾构法施工风险源辨识与分析[J].人民黄河,2023,45(4)121-125.

[2]高超.基于复杂地质条件下引水隧洞施工技术[J].内蒙古水利,2021,(6)39-40.

[3]余佳,焦铮,苏哲,等.考虑风险因素影响的引水隧洞施工方案优选[J].河海大学学报(自然科学版),2021,49(2)155-161.

李敏杰

中国水利水电第十工程局有限公司