水利隧道施工中的新型开挖技术与安全管理

水利隧道施工中的新型开挖技术与安全管理

高丽宁

中国水利水电第十二工程局有限公司

摘要：本论文的目的是深入研究水利隧道施工中的新型开挖技术，并结合安全管理理念，探讨如何在提高施工效率的同时确保工程的安全进行。通过对现有技术和管理方法的综合分析，本研究旨在为水利隧道施工提供更为全面、先进的解决方案，推动水利工程的可持续发展。

关键词：水利隧道施工中的新型开挖技术与安全管理

引言：水利隧道作为重要的水利工程构筑物之一，在解决水资源开发、水库调水、灌溉、供水等方面起着至关重要的作用。随着科技的不断发展，对水利隧道施工的要求也在不断提高。传统的隧道施工技术在一些情况下已经显得滞后，需要更先进、更高效、更安全的开挖技术来满足不断增长的工程需求。

一、新型开挖技术

水利隧道是指为了实现水资源调度、灌溉、供水、排水等目的而在地下挖掘形成的通道。隧道在水利工程中具有重要地位，其设计和施工涉及多个学科领域，包括地质工程、土木工程、水文学等。水利隧道施工的新型开挖技术的研究尤为重要，以提高施工效率、减少环境影响、提高工程安全性。

1.1机械化开挖技术

1.1.1顶进机

顶进机是一种沿隧道轴线方向推进的专用机械。它通过推进机械头，将岩土切削、破碎，并通过输送带将碎屑输送到隧道口。顶进机作业过程中对周边环境的影响小，适用于软土层和一些不适合传统爆破的地质条件。主要用于软土地质、煤层等地质条件下的水利隧道施工。

1.1.2盾构机

盾构机是一种通过旋转刀盘切削岩土并通过螺旋输送机将碎屑带到隧道出口的机械。它在施工过程中同时进行掘进和衬砌作业。盾构机适用于坚硬岩层，减少了对周边环境的干扰，提高了隧道施工的安全性。广泛用于城市地下交通、水利隧道等工程的施工。

1.2液压劈裂技术

液压劈裂技术利用高压水射流对岩石进行劈裂，通过水力将岩石分解成较小的块状，便于后续挖掘和清理。相较于传统爆破，液压劈裂技术无震动、无噪音，对周边环境的影响小，同时适用于各种岩性。在需要降低振动和噪音、保护周边环境的敏感工程区域中，如城市区域、水源保护区域等。

1.3微震爆破技术

微震爆破技术采用低爆破能量和精确控制爆破的方法，通过微弱的震动力量完成岩石破碎，减小对周边环境的影响。微震爆破技术减少了对地质构造的扰动，降低了施工对周边环境和建筑物的影响。适用于对地质要求较高、要求减小对周边建筑物影响的水利隧道施工。

1.4水下爆破技术

水下爆破技术是一种在水下进行的爆破作业，通过在水下引爆炸药，实现对水下岩石的破碎。避免了水土流失问题，适用于需要在水域中进行的水利隧道施工。在河床下、湖底等水域环境中进行水利隧道施工时，水下爆破技术具有独特的优势。

这些新型开挖技术的引入使得水利隧道施工能够更好地适应不同的地质条件和工程需求，提高施工效率，同时降低了施工对环境的影响。

二、新型开挖技术的优势

2.1提高施工效率

机械化开挖技术：顶进机通过机械推进，能够实现连续作业，大幅度提高开挖效率，尤其适用于软土等较松软的地质条件。盾构机同时进行掘进和衬砌作业，有效减少施工周期，特别在城市地下工程中体现了高效的优势。

液压劈裂技术：利用高压水射流对岩石进行劈裂，提高了开挖效率，减少了人工劳动，同时适用于各种岩性。

微震爆破技术：采用低爆破能量和精确控制的方法，减小了爆破过程对岩石周围的影响，使得施工效率得到提升。

   2.2减少环境影响

机械化开挖技术：顶进机由于作业过程中不需要使用爆破，减少了对周边环境的振动和噪音影响。盾构机通过机械切削代替传统的爆破，降低了噪音和振动，减轻了对城市生活的干扰。

液压劈裂技术：采用水力劈裂，减少了对地质和周边建筑的振动和噪音干扰，有利于降低环境污染。

微震爆破技术：低能量、精确控制的爆破方式减小了施工对地质和周边环境的影响，尤其适用于城市区域和敏感生态环境。

   2.3适用性分析

机械化开挖技术：顶进机适用于软土、淤泥等地质条件，广泛应用于地铁、水利等工程。盾构机适用于坚硬岩石，尤其在城市地下交通和水利隧道工程中应用广泛。

液压劈裂技术：适用于各种岩性，特别是在城市区域、水源保护区域等对振动和噪音有限制的区域。

微震爆破技术：适用于需要减小爆破对地质和周边环境干扰的水利隧道施工。

水下爆破技术：适用于在水域环境中进行水利隧道施工，避免了水土流失问题，减少了对水体的污染。

通过科学的技术选择和综合应用，可以更好地实现水利隧道工程的高效、安全、环保施工。

三、水利隧道施工安全管理

3.1安全管理的重要性

施工安全意识：在水利隧道施工中，安全是首要考虑的因素。施工人员需要具备高度的安全意识，以降低事故发生的可能性。

人员安全：保障施工人员的安全是安全管理的核心目标。水利隧道施工涉及到高空、深井、地下等复杂环境，因此，人员安全风险较高，需要采取有效措施。

设备安全：各种施工设备的安全运行直接关系到整个工程的进度和质量，需要定期检修、保养，确保设备在良好状态下工作。

环境安全：施工活动对周围环境的影响需要得到有效的控制，以防止对水源、土地和生态环境造成负面影响。

3.2安全管理体系建设

法规遵从：制定并遵守相关法规、标准和规范，确保施工活动在法定范围内进行。

安全培训：对施工人员进行系统的安全培训，提高其对危险因素的识别和处理能力，确保操作人员了解和掌握安全操作规程。

安全预评价：在施工前进行全面的安全预评价，分析可能存在的危险和风险，制定相应的安全应对方案。

监测与报警系统：配备现代化的监测设备和报警系统，对施工现场的环境、设备状态进行实时监测，及时发现并处理潜在的安全问题。

3.3风险评估与应对措施

风险评估：在施工前，进行全面的风险评估，包括地质、水文、设备运行等多方面的风险分析，明确可能出现的安全问题。

事故应急预案：制定详细的事故应急预案，包括人员疏散、急救、设备应对等各个方面，以应对可能发生的各类事故。

安全技术措施：针对水利隧道施工的具体特点，采用适当的安全技术措施，如加强通风系统、设备自动停机保护等，降低事故发生的概率。

3.4安全文化建设

安全文化宣传：进行安全文化宣传，培养全员的安全责任心和团队协作精神，形成安全文化氛围。

安全奖励制度：建立安全奖励制度，对表现优异、积极参与安全管理的个人和团队进行奖励，激发施工人员的积极性。

经验分享：定期组织安全经验分享会，促使施工人员分享安全工作中的成功经验，相互学习，共同提高安全管理水平。

通过上述安全管理体系的建设，水利隧道施工过程中的安全风险得以有效控制，从而保障了工程的顺利进行和施工人员的生命安全。

四、新型开挖技术与安全管理的整合

4.1技术与管理的协同作用

前期规划：在水利隧道工程前期规划阶段，结合新型开挖技术的特点，进行全面的安全评估。通过技术手段分析地质特征，确定最适合的开挖技术，同时考虑施工环境对安全的影响。

智能监测系统：集成智能监测系统，实时监控施工现场的地质变化、设备运行状态等，通过数据分析提前发现潜在的安全隐患，为安全管理提供科学依据。

自动化设备：引入自动化设备，降低人工作业的风险。

4.2未来发展方向

智能化技术应用：推动智能化技术在水利隧道施工中的更广泛应用，包括无人机巡检、人工智能安全监测系统等，提高施工的智能化水平。

虚拟现实培训：引入虚拟现实（VR）技术进行安全培训，通过模拟真实施工场景，提高施工人员对新型开挖技术和安全操作的理解和熟练度。

可视化管理系统：建立可视化的施工管理系统，将新型开挖技术的实时数据与安全管理信息结合，使管理人员能够直观了解施工现场的情况，及时做出决策。

通过将新型开挖技术与安全管理有机整合，不仅可以提高施工效率，降低施工风险，也为水利隧道施工注入了更多创新和科技元素，推动了整个行业的可持续发展。

参考文献

1. 朱琳, 王伟. (2020). 水工隧道施工安全管理研究. 煤炭技术, (9), 174-176.
2. 何新, 陈江. (2019). 水利隧道施工中的安全管理研究. 工程建设标准化.
3. 王立军, 朱天文. (2018). 隧道掘进机（TBM）在水利工程中的应用. 中国水利水电科学研究院.