复杂地质条件下水利工程基础施工关键技术优化策略

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李静涛

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摘要

水利工程作为国家基础设施体系的重要组成,其建设质量与稳定性直接影响水资源调控效率和人民生活安全。在复杂地质条件下,水利工程基础施工面临岩层不稳定、地下水渗透强、地层差异大等挑战,对施工技术与管理能力提出更高要求。本文立足复杂地质环境特点,分析水利工程基础施工中面临的典型问题,围绕勘察设计、技术应用与风险控制等核心环节,探讨优化策略。通过全过程技术提升与工艺调整,实现施工安全、质量可控与效率兼顾,为类似条件下水利工程提供实践参考。


关键词

复杂地质;水利工程;基础施工;技术优化;施工管理

正文


引言  

随着生态水利理念的深入推进,水利工程在水资源配置、防洪减灾、农业灌溉与生态调蓄中发挥着日益重要的作用。然而,由于自然地貌演化与地质差异性强,大量项目选址地处构造破碎带、软弱土层或富水区域。在这些复杂地质条件下,传统的勘测方式和施工手段往往难以满足施工安全性与长期稳定性的要求,导致基础变形、工程延误等问题频发。为解决上述难题,必须从地质适应性出发,科学配置施工技术方案,全面提升项目施工适应能力。本文从技术匹配与施工过程管理角度出发,分析复杂地质条件下的施工挑战,提出以全过程控制和多要素协同为基础的优化路径。

一、复杂地质条件对基础施工的影响特征与主要挑战  

在复杂地质环境中施工,首要难点在于地层稳定性差异大。岩层节理发育、软弱夹层频繁、断裂密布等因素容易引发基坑失稳、地基沉降、围护变形等工程风险。高地下水位和强渗透条件则进一步增加流沙、突泥与管涌的发生概率,施工控制难度显著加大。围岩扰动、应力变化容易造成塌方或结构变形,特别是在爆破或注浆作业阶段,稍有不当便可能产生不可逆破坏。

此外,部分工程单位在技术储备与参数匹配上准备不足,仍沿用常规经验处理非规律性地质,导致工艺调整频繁、质量风险上升。设备适配性差也是难点,部分区域机械化程度不高,通用设备在特定地层下效率低、效果差,造成技术空窗与进度拖延。施工组织方面,勘测设计、现场施工与监测反馈衔接不足,信息传递不畅,风险控制滞后,进一步加剧了基础施工的不确定性。特别是在多标段、多专业并行作业的背景下,缺乏统一调度与快速响应机制,也导致问题联动处理效率下降。复杂地质背景下的施工,已超越单一作业范畴,需跨专业、跨阶段协同应对。

二、基础施工技术体系中的适应性优化路径分析  

针对地质条件复杂多变的特点,优化施工体系应突出适应性与系统性。勘察阶段应强化资料深度与精度,综合利用地质剖面、物探技术与钻探数据,获取软硬岩分布、地下水变化等核心参数,为施工技术方案打下基础。设计方面,应注重方案对比与结构弹性,避免路径单一,增强对突变地质的容错能力。

在技术措施上,应因地制宜推广桩基、复合地基、注浆固结与锚固支护等手段,以提升承载力与结构稳定性。高渗透地区需强化降水系统与封堵措施,控制水力扰动。围护结构宜选择可调节刚度与变形能力强的支护形式,确保施工环境稳定。施工监测应同步开展,实时感知地层位移、水位变化、支护结构响应等关键指标,动态调整技术参数,增强过程控制能力。

同时,施工组织应注重信息流整合。建立勘察、设计、施工、监理联动机制,提升技术协同效率。强化技术交底与风险预警,将施工组织调整机制前置化,增强面对突发地质条件的应变能力。施工设备应与不同地层匹配,提高作业精准性与工艺稳定性,减少重复投入与工艺重构。

三、施工装备与监测手段的匹配调整策略  

施工设备的配置对基础施工效率和质量具有直接影响。在复杂地质中,传统单一机械往往难以满足施工强度与精准性的需求。应优选多功能、一体化、智能控制型设备,兼具功率调节、参数自适应与扰动控制能力,适应不同岩性与地形变化,特别是在软硬不均、倾角突变或夹层穿插的区域中,更应注重设备操控精度与作业灵活性的协同提升。地基处理应配套高压旋喷、复合夯实、振冲注浆等功能集成型装备,满足不同土体的加固深度、密实度与稳定性要求。地下水控制需依赖深井泵组、多级降水系统、封闭式截水帷幕等组合装置,稳定施工基底环境,防止突水、突泥等扰动事件影响结构安全。

监测技术应向智能化、集成化方向发展,建立基于传感器、远程平台与模型模拟的施工监控系统,确保信息采集的实时性与响应速度。通过应力、位移、水位、孔压等多源数据采集,实现全面感知与动态评估,构建施工状态的数字化视图。结合BIMGIS技术,可实现空间信息与结构响应联动,提前识别风险区域,为技术决策与路径调整提供可视化支撑。智能系统还应具备预警功能与应急联动能力,确保关键节点出现异常时能迅速反馈、科学响应,实现信息闭环管理与风险主动控制,提升施工过程的可控性与工程运行的稳定性。

四、基础施工全过程的风险防控体系构建思路  

风险管理是复杂地质条件下基础施工的核心。防控体系应覆盖前期识别、过程控制与应急响应三大环节,构建覆盖全周期、全要素的综合治理体系。应建立地质风险等级评估制度,按风险等级制定对应的管控策略与技术预案。评估方法应结合历史地质资料、实地勘探结果与模拟分析,形成以定性判断为主、定量分析为辅的综合评判机制。高风险区域应设专项治理方案,提前布设监测点、加固措施与排水疏导系统,最大限度避免地质变异带来的系统性失效和次生灾害扩散。

在施工过程中,应通过日志管理、数据分析与技术复核实现多维过程监督,强化监理单位与项目部的联动响应机制,推动风险信息的快速共享与技术研判。现场指挥系统应具备高效的指令传递与调度能力,确保风险处置具备时效性与精准性。人员培训亦不可忽视,施工人员需掌握基础地质识别、风险预警信号识别与初步处理能力,增强一线反应力与自救互救能力。培训体系应结合模拟演练、案例复盘与岗位考核制度,构建动态更新的技能成长机制。管理体系方面,应设立风险评估小组,统筹处理突发事件,协调多方资源应对突发状况,确保风险识别、响应、处置全过程信息闭环,及时流转至技术与组织决策层,实现数据驱动下的科学管理与主动干预。

五、结论  

复杂地质条件下,水利工程基础施工的技术风险与组织挑战显著上升。针对地质多样性、参数波动大、施工可控性弱等特点,应构建以技术适应性为核心的施工优化体系。通过加强前期勘察精度、选用多样化施工技术、调整施工装备适配性与完善全过程监测预警系统,可有效提升工程质量与运行安全。未来应进一步推动典型项目经验总结与技术集成,提升复杂环境下的系统应对能力,为我国水利工程高质量发展夯实基础。

参考文献

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