高山复杂地质条件下水利水电工程施工技术研究

高山复杂地质条件下水利水电工程施工技术研究

黄国帅

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摘要：高山复杂地质条件下的水利水电工程施工面临诸多技术难题。本文针对这一问题，从地质勘察、施工准备、施工技术、安全管理等方面进行了深入研究。通过实例分析，总结出一套行之有效的施工技术体系，为类似工程提供借鉴。研究表明，精细化的地质勘察、周密的施工准备、先进的施工工艺、严格的安全管理是确保高山复杂地质条件下水利水电工程顺利实施的关键。

关键词：高山；复杂地质；水利水电工程；施工技术

引言：

高山地区蕴藏着丰富的水能资源，开发利用这些资源对促进山区经济发展、改善民生具有重要意义。然而，高山地区地质条件复杂多变，给水利水电工程施工带来严峻挑战。为攻克施工技术难题，确保工程安全高效实施，对需开展系统研究。本文拟从施工技术角度，对高山复杂地质条件下水利水电工程建设进行探讨。

一、高山复杂地质条件下水利水电工程施工面临的主要问题

（一）地质构造复杂，不确定性因素多

高山地区往往地质构造复杂，断层、褶皱、岩溶、岩浆侵入等地质现象普遍存在。岩层性质差异大，软硬相间，岩体破碎，给工程勘察设计和施工带来很大困难。地下暗河、溶洞等不确定因素较多，施工过程中经常会遇到超出预期的情况，需要随时调整设计和施工方案。

（二）自然环境恶劣，施工条件差

高海拔地区气候条件恶劣，常年低温、缺氧，多暴雨、冰雹、大风等极端天气，严重影响施工人员的身体健康和工程进度。施工场地地形陡峭，交通不便，给大型施工设备、物资的运输和安装带来很大困难。另外，高山地区生态环境脆弱，施工易对生态造成破坏，需要采取严格的环保措施。

（三）地质灾害风险高，威胁工程安全

高山地区地质灾害频发，如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等。受暴雨、冰雪融水等因素影响，这些灾害更易被触发，给施工安全和工程稳定性构成严重威胁。尤其是一些突发性地质灾害，极难预测和防范，一旦发生往往造成重大损失。

正是由于以上种种困难，高山复杂地质条件下的水利水电工程施工对勘察设计、施工组织管理、施工工艺及安全保障等方面提出了更高要求[1]。只有深入调查研究地质条件，做好充分的施工技术准备，才能确保工程建设安全、高效、优质完成。

二、施工技术在高山复杂地质条件下水利水电工程中的应用

（一）精细化的地质勘察

地质条件是工程建设的基础，做好地质勘察工作至关重要。应综合运用钻探、物探、测井、原位测试等多种勘探手段，并辅以先进的监测设备，全面收集工程场地的地质信息。在此基础上，利用GIS、BIM等现代技术进行地质数据的分析处理，建立三维地质模型，为设计和施工提供可靠依据。

（二）周密的施工准备

高山水利水电工程施工受诸多因素制约，施工组织难度大。应根据工程规模、地形地貌、交通条件等，优化施工总布置，合理划分施工区段和施工阶段。同时，综合考虑工期要求、季节特点、施工工艺等因素，科学安排施工进度计划。此外，还应根据施工需要配备相应的临时设施，如施工便道、供电系统、通讯网络等，为施工创造有利条件。

（三）先进的施工工艺

复杂地质条件对施工工艺提出更高要求。针对高山地区混凝土易受冻害、养护难度大的特点，可采用抗冻耐久性好的特殊混凝土配合比，并辅以保温、蓄热等措施，确保混凝土性能。对于地下洞室等深基坑工程，应根据围岩特性、施工条件，综合采用锚喷支护、钢筋混凝土支护等方式，确保基坑稳定。对于边坡易发生变形失稳的问题，可采用锚索、喷锚网、格构梁等治理措施，必要时辅以减载卸压等手段，确保边坡安全。

（四）严格的安全管理

水利水电工程施工风险高，做好安全管理至关重要。应建立健全安全管理体系，落实安全责任制，加强全员安全教育培训。在施工过程中，要严格执行安全操作规程，加大安全检查力度，及时消除事故隐患。针对可能发生的地质灾害，要做好超前预报和动态监测，制定应急预案，配备必要的抢险设备和物资，最大限度降低灾害风险[2]。

三、典型水利水电工程案例分析

（一）工程概况

该工程位于川西高原地区，设计装机容量为300MW，主要由拦河大坝、引水隧洞、地下厂房等建筑物组成。工程区地处高寒山区，海拔2500m以上，地质条件复杂，地形陡峻，交通不便，施工难度极大。面临的主要施工技术难题。(1) 地质条件复杂多变。工程区地层褶皱、断层发育，岩体风化破碎，岩爆、岩溶、层间滑动等地质灾害隐患多。 (2) 气候条件恶劣。施工区多年平均气温仅4℃，冬季最低气温达-20℃，昼夜温差大,不利于混凝土施工。 (3) 环境制约因素多。施工区生态环境脆弱，地形陡峻，场地狭窄，大型设备难以进场，施工场地开挖会诱发地质灾害。

（二）采取的关键施工技术

(1) 加强地质勘察。采用地质雷达、高密度电法等物探技术，结合钻探取芯、洞内观察等，查明场地地质结构、岩体性质、地下水文等条件，并进行综合评价分级，指导设计和施工。 (2) 优化施工总布置。根据地形地质条件，将施工区划分为五个区段，分别布置施工场地。利用隧道法施工地下洞室，减少地表扰动。合理安排施工工序，避开主汛期和极寒期。(3) 创新混凝土施工工艺。采用低水化热水泥、中掺矿物掺合料等材料配制耐寒混凝土，并辅以蓄热保温措施,确保混凝土强度和耐久性。优化混凝土配合比，降低水化热峰值温度，减少温度裂缝风险。

(4) 加强边坡治理。采用抗滑桩+预应力锚索的支挡体系，提高边坡稳定性。在开挖卸载的同时，及时进行锚喷支护，防止应力卸荷诱发边坡失稳。高陡边坡采用便携式锚杆钻机施工，降低施工风险。 (5) 做好安全风险管控。开展施工区地质灾害调查评价，划分危险性分区，采取针对性措施。建立安全生产责任制，严格执行安全技术标准，加强职工安全教育和应急演练，配备必要的监测预警设备。

取得的经验与效果。通过采用一系列先进施工技术，有效克服了恶劣的自然条件和复杂的地质条件带来的难题，保证了工程建设的顺利进行。大坝和地下厂房等建筑物质量达到设计要求，实现了安全优质高效建设的目标。受环境制约，工期略有延长，但通过优化施工组织、提高机械化水平，最终仅比计划工期延长5%，控制在合理范围内。

四、高山复杂地质条件下水利水电工程施工技术研究展望

（一）加强基础理论研究

(1) 加深对高山复杂地质条件的认识。开展高山地区构造、岩性、地貌、气候、水文等方面的研究，揭示不同因素对工程的影响机理，为因地制宜开展工程建设提供理论指导。 (2) 突破重大施工技术瓶颈。针对高寒缺氧环境混凝土施工、深厚覆盖层隧洞施工、高地应力软岩变形控制等关键技术难题，开展大量基础性研究工作，为技术创新和工艺改进奠定基础。

（二）积极推广应用新技术

(1) 大力发展信息化施工技术。推广应用物联网、移动通信、智能传感等技术，实现工程建设过程的实时监控和动态管理，提高施工效率和质量。利用大数据分析技术优化施工方案，提高科学决策水平。 (2) 加快新材料、新工艺的研发和应用。研制适应高寒缺氧环境的高性能混凝土材料，开发耐久性好、施工便捷的新型支护结构[3]。引进国外先进的施工装备和工艺，攻克深部埋藏、高地应力等极端条件下的施工难题。

（三）完善相关规范标准

(1) 补充完善设计施工规范。针对高山复杂地质条件的特殊性，在原有规范基础上补充相应条款，提高规范的适用性和指导性。编制施工工艺标准，规范施工操作，为质量控制提供依据。 (2) 建立健全安全管理标准。结合高山地区的自然灾害特点，制定切实可行的安全管理标准和应急预案。规范劳动保护和职业健康管理，保障施工人员的生命安全和身心健康。

五、结语

高山复杂地质条件给水利水电工程施工带来诸多挑战，需要在施工技术领域不断创新突破。只有坚持科学施工理念，综合运用先进施工技术，才能攻坚克难，确保工程建设安全高效。在新时代背景下，进一步加强施工技术研究，积极吸收和推广新工艺、新材料、新设备，对提升水利水电工程建设水平具有重要意义。

参考文献

[1]张卓.三维数字化技术在复杂地质条件中的应用[J].河南水利与南水北调,2024,53(02):83-84.

[2]唐振东.复杂地质区水利工程施工地基处理灌浆技术[J].水上安全,2023,(10):196-198.

[3]范先锋,史伟伟,董玉鹏,等.TBM穿越库尾复杂地质条件下加固技术研究[J].云南水力发电,2022,38(10):89-92.