随着国家水网建设的加速推进，水利隧洞呈现"长、深、大"的发展趋势，施工安全风险显著加剧。钻爆法与全断面隧道掘进机（TBM）法作为当前水利隧洞的主流施工工法，在地质适应性、施工效率和安全风险特征上存在显著差异。本文系统对比了两种工法的安全特征，深入剖析了各自在安全掘进中存在的核心问题，并结合工程实践提出了针对性的管控建议，为水利隧洞安全施工提供技术参考。 当前，我国水利工程建设进入高峰期，雅鲁藏布江下游水电、滇中引水等重大工程相继实施，深埋长隧洞成为工程建设的关键节点。这些隧洞普遍穿越复杂地质构造带，面临岩爆、涌水、塌方、断层破碎带失稳等多重安全风险。据统计，隧洞施工安全事故占水利工程施工事故总量的 35% 以上，其中塌方和岩爆是造成人员伤亡和工期延误的主要原因。 传统安全管理模式依赖人工巡检和经验判断，存在响应滞后、预判不足等问题。近年来，随着大语言模型、数值模拟和智能监测技术的发展，基于多源数据融合的风险研判体系逐步得到应用，为隧洞安全掘进提供了新的技术支撑。 钻爆法与TBM法在施工原理、流程和风险类型上存在本质差异，其安全特征对比见下表。 钻爆法与TBM法安全特征对比 德建水库供水工程实践表明，TBM法在施工安全性上显著优于钻爆法，其工序简单、人员暴露少，且无需设置施工支洞，减少了征地和临建设施带来的安全隐患。但TBM法对地质条件要求高，在不良地质段的安全风险远高于钻爆法。 1. 爆破作业固有风险难以完全消除 爆破是钻爆法施工的核心环节，也是安全风险最高的工序。爆破产生的飞石、冲击波和有毒气体可能造成人员伤亡和设备损坏，爆破振动还会对周边围岩和构筑物产生不利影响。在长隧洞独头掘进中，爆破后通风排烟时间长，有毒气体积聚易引发中毒事故。此外，火工品的运输、存储和使用环节也存在重大安全隐患。 2. 围岩扰动大导致失稳风险突出 钻爆法施工对围岩的扰动范围可达 1～2 倍洞径，易破坏围岩的完整性，形成松动圈。在Ⅳ～Ⅴ类软弱围岩段，爆破振动可能引发掌子面失稳和塌方。超欠挖现象严重，不仅增加了支护工程量，还导致围岩应力分布不均，进一步加剧了失稳风险。香炉山深埋长隧洞实践表明，钻爆法施工超挖量平均可达 15%～20%，局部甚至超过 30%。 3. 作业环境恶劣且劳动强度大 钻爆法施工多依赖人工操作，工人长期在高粉尘、高噪声、潮湿的环境下作业，易患职业病。出渣、支护等工序劳动强度大，人员疲劳作业易引发安全事故。同时，长隧洞独头掘进通风困难，粉尘和有害气体浓度超标问题突出。 1. 不良地质段适应性差，卡机与坍塌风险高 TBM设备庞大、机动性差，遇到断层破碎带、富水地层和软硬不均地层时，易发生卡机、刀盘损坏和围岩坍塌事故。某大型水利工程TBM施工段曾因穿越闪长玢岩侵入带，导致掌子面滑坍，刀盘被埋，延误工期近2个月。德建水库工程表明，敞开式TBM无法通过大范围Ⅳ～Ⅴ类围岩，需采用钻爆法预处理。 2. 深埋硬岩段岩爆风险突出 深埋隧洞TBM施工应变型岩爆孕育过程呈现"双峰"能量演化特征：第一个峰值出现在掌子面附近，对应瞬时岩爆；第二个峰值位于掌子面后方 8～14 m 处，对应滞后岩爆。滞后岩爆具有隐蔽性强、破坏力大的特点，常造成支护结构破坏和人员伤亡。深埋硬岩段岩爆风险占比可达 40% 以上，需重点防控。 3. 支护滞后与设备故障风险 TBM支护系统通常滞后掌子面 5～10 m，在破碎围岩段，围岩暴露时间过长易引发失稳。部分TBM喷浆系统距离掌子面达 60 m，严重延误最佳支护时机。此外，TBM设备系统复杂，主轴承、刀盘、液压系统等关键部件故障频发，维修作业空间狭小，易发生机械伤害和高处坠落事故。 1. 实施精细化爆破管控 推广光面爆破和预裂爆破技术，优化爆破参数，减少超欠挖和围岩扰动。采用数码电子雷管，实现精准延时爆破，降低爆破振动强度。严格控制单段装药量，在周边构筑物和敏感区域，爆破振动速度应控制在规范允许范围内。建立爆破作业全过程管理制度，加强火工品管理，严格执行爆破警戒和人员撤离制度。 2. 强化超前地质预报与动态支护 采用地质雷达、超前钻探、TSP等多种手段开展超前地质预报，准确探明前方围岩情况和不良地质体位置。建立围岩分级动态调整机制，根据实际地质条件及时优化支护参数。在软弱围岩段，坚持"短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测"的原则，采用超前小导管、管棚等预支护措施。 3. 优化通风与作业环境 长隧洞施工采用混合式通风系统，配备大功率轴流风机和局部通风机，确保工作面风量和风速满足要求。推广湿式凿岩、喷雾降尘和个体防护技术，降低粉尘浓度。加强有毒气体监测，爆破后必须通风 30 min 以上，经检测合格后方可进入工作面。推进机械化换人，采用多臂凿岩台车、装载机和喷浆机械手，减少人工暴露时间。 1. 基于地质条件的精准选型与改造 根据隧洞沿线地质条件，合理选择TBM类型：在硬岩完整性好的洞段选用开敞式TBM；在软弱围岩和断层破碎带发育的洞段选用双护盾TBM。对TBM进行适应性改造，配备超前地质预报系统、超前注浆系统和应急支护设备，提高不良地质段通过能力。 2. 构建岩爆动态防控体系 建立基于能量指标的岩爆风险评估模型，根据风险等级采取分级防控措施：低风险段加强监测；中风险段采用应力释放爆破和锚杆支护；高风险段降低掘进速率，采用钢纤维混凝土和钢拱架联合支护。加强滞后岩爆监测，在掌子面后方 20 m 范围内布设微震监测系统，及时预警岩爆风险。 3. 优化设备与支护系统 缩短支护系统与掌子面的距离，将喷浆系统前移至护盾尾部，实现支护及时跟进。加强设备全生命周期管理，建立关键部件状态监测和预防性维护制度，可将设备故障率降低 30% 以上。优化刀具更换流程，采用自动化换刀系统，减少人员在危险区域的暴露时间。 1. 构建智能风险研判体系 引入大语言模型驱动的塌方风险综合研判智能体，整合地质勘察、施工监测和设备运行数据，实现风险的自动识别、评估和预警。利用 ReAct 推理框架，将风险研判与施工决策相结合，提高风险响应的及时性和准确性。建立施工安全数字孪生平台，实现隧洞施工全过程的可视化管控。 2. 完善全员安全培训与应急体系 针对不同工法的风险特点，开展分层分类的安全培训，提高施工人员的安全意识和操作技能。定期组织应急演练，重点演练塌方、岩爆、涌水等事故的应急处置流程，将安全响应时间缩短至 15 秒以内。建立应急救援队伍，配备专业救援设备和物资，确保事故发生时能够快速响应、有效处置。 钻爆法与TBM法各有其适用范围和安全风险特征：钻爆法地质适应性强，但爆破作业和围岩失稳风险突出；TBM法施工效率高、作业环境好，但不良地质适应性差，岩爆和设备故障风险显著。在水利隧洞施工中，应根据工程地质条件、工期要求和安全目标，合理选择施工工法，两种工法合理选用的关键在于匹配工程地质条件。 未来，随着智能化技术的不断发展，基于大语言模型和数字孪生的智能安全管控体系将成为隧洞安全掘进的重要发展方向。通过精细化施工、智能化管控和全员参与的安全管理，能够有效降低施工安全风险，保障水利隧洞工程的顺利实施。 [1] 刘伟. 龙泉隧洞不良地质段施工技术攻关与安全管控[J]. 水利建设与管理，2025，45（3）：45-50. [2] 滇中引水工程建设指挥部. 滇中引水一期工程楚雄段隧洞施工技术与安全管控[J]. 水利水电技术，2025，56（11）：78-85. [3] 古贤工程建设项目部. 古贤工程导流洞施工安全管理实践与创新[J]. 中国水利，2026，（2）：67-70. [5] 朱学贤. 香炉山深埋长隧洞TBM法及钻爆法施工方案研究[J]. 水利水电技术，2024，55（8）：132-140. [7] 刘伟. 长导流隧洞钻爆法施工安全技术应用优化策略[J]. 工程建设，2024，56（7）：78-83. [8] 宋日辉. 钻爆法隧洞开挖及初期支护施工控制[J]. 工程建设，2024，56（6）：89-93. [10] 王明辉. TBM法和钻爆法在长距离引水隧洞中的联合应用[J]. 隧道建设，2024，44（7）：1089-1096. [13] 庾江华. 钻爆法隧洞开挖施工超挖欠挖问题控制——以湖南省椒花水库工程为例[J]. 水利水电施工，2024，（4）：56-60. [14] 毛启勇. 超特长深埋输水隧洞TBM施工期地质灾害风险评估及处置方案研究[J]. 岩土工程技术，2024，38（5）：589-596. [15] 郭新强. 超特长深埋引水隧洞安全管理的风险与对策[J]. 水利工程安全，2024，42（6）：34-40. [16] 符涛. 超特长隧洞工程TBM施工期风险分析与评估研究[J]. 隧道建设，2024，44（8）：1201-1208. [17] 廖学锋. 穿越断层破碎带隧道TBM变形控制研究[J]. 岩土力学，2024，45（9）：3201-3208. [18] 朱庆，等. 大语言模型驱动的钻爆法隧道塌方风险研判智能体构建方法[J]. 岩土工程学报，2025，47（3）：521-530. [19] 黄铭楷. 德建水库供水工程输水隧洞采用钻爆法与TBM法施工方法的比选[J]. 广东水利水电，2022，12：102-107. [20] 刘耀儒，张如九，吴峥，等. 深埋隧洞TBM施工过程应变型岩爆能量演化规律及影响因素[J]. 中南大学学报（自然科学版），2026，57（2）：694-707. [21] 周占胜. 水工超长隧洞TBM施工方法研究[D]. 南京：河海大学，2006.一、水利隧洞安全掘进管理现状与两种工法安全特征对比
（一）水利隧洞安全掘进管理现状
（二）两种工法安全特征对比
二、钻爆法与TBM法安全掘进存在的主要问题
（一）钻爆法安全掘进存在的主要问题
（二）TBM法安全掘进存在的主要问题
三、钻爆法与TBM法安全掘进的实用管控建议
（一）钻爆法安全掘进管控建议
（二）TBM法安全掘进管控建议
（三）通用安全管控措施
四、结论