科技创新与应用ｌ ２０１５年第１０期 水利科技 留核心士法和分部分层开挖法在 隧洞塌方处理中的应用 江建国 吴静 （国电云南阿墨江发电有限公司，云南墨江６５４８００） 摘要：选择合理的施工方案，是大断面隧洞塌方处理施工成败的关键 笔者结合某水电站导流洞工程塌方处理工程实例，说明 采用留核心土法和分部分层开挖法进行隧洞塌方处理是行之有效的方法 关键词：隧洞；塌方处理；留核心土法；分部分层开挖法 引言 塌方是隧洞开挖施工中常见的现象，然而，如何根据各工程的 客观施工条件和地质条件，制定出合理的塌方处理方案却是一个艰 难的抉择过程。 地下洞室常见的开挖方法有全断面开挖法、短行阶开挖法、长 定。 塌方洞段垂直埋深３０ｍ～７５ｍ，嗣岩为Ｔ 层，以泥质岩为主，地 质构造发育，主要受发育断层Ｆ．：和Ｆ１』影响，层间挤压强烈，有泥化 现象，少量灰黑色炭质、含炭质泥岩。节理发育，岩体完整性差，以碎 裂～镶嵌碎裂结构为主，弱风化～新鲜。洞段处于地下水位以下，罔岩 台阶或分层开挖法、导洞超前法、留核心土法和分部分层开挖法等， 为不稳定～极不稳定的Ⅳ类～Ｖ类围岩。 ３．３塌方处理方案 然而在面对隧洞塌ｌ方处理时，大部分开挖方法却为力。多数塌 方处理所面对的就是破碎松散的岩石和泥土的混合塌方体，自稳条 塌方后，首先用水泥砂浆或粘土封闭边坡出现的裂缝，防止外 件和廊力承受能力檄差，丌挖时掌子面极易出现反塌现象，甚至会 水内渗，以免塌方继续恶化。洞身塌方处理方案如下： （１）采取强支护措施加固塌方影响段，封闭塌方掌子面，对顶拱 凶反塌 诱发新的塌方。一般情况下，采用留核心土法和分部分层 开挖法配合相关支护措施进行塌方处理，能够轻松解决上述难题。 灌浆同结。 ｌ留核心土法 （２）采用留核心土法进行上层开挖，同时用注浆管棚、“丁字钢” １．１留核心土法 支撑和挂网喷砼强支护。 在隧洞开挖（塌方处理）过程中，根据设计结构线先采用人工撬 （３）上层每开挖进尺２ｍ～３Ｉｎ，对掌子面后已开挖形成顶拱进行 挖或手风钻钻爆方法，将结构线以内一定范周内的围岩挖出，随即 深孔（孔深６ｍ）注浆，尽量使顶拱形成拱圈，以便中、下层正常开挖。 采取相应支护措施对已开挖形成的结构面进行强支护，留下掌子面 （４）中、下层开挖采用分部分层法施工，同层内先开挖中槽，预 留两侧边墙１ｍ～１．５ｍ，预留边墙开挖及支护及时跟进施Ｔ。 剩余未开挖的罔岩，始终保持开挖（塌方处理）掌子面核心土具有一 定长度（施 １＝＝＿中一般取０．６Ｄ）的施工方法。在施工过程中，开挖范围 和留核心土范 的大小，应该根据施 工作业条件合适选择，开挖范 围太小会影响开挖和支护作业，太大会失去留核心土的意义。 １．２留核心土法的优缺点 留核心土法的优点：留核心土法可以减小掌子面开挖所产生的 临空面，利用核心土的自稳作用可以承受部分掌子面的土压力，限 制掌子面变形，有效防止掌子面 现反塌。同时在施工过程中，施工 ３．４塌方处理施Ｔ 根据制定的塌方处理方案，塌方处理正常施工过程如下：（１）采 用人工撬挖或手风钻浅孔小药量爆破，挖出上层顶拱及边墙开挖结 构线约２ｍ范围的塌方体，留下中间核心土部分，待形成完整的结构 面以后进行强支护和注浆。循环施ｌＴ，直至上层开挖贯通。（２）当核 心土长度超过４ｍ～５ｍ时，将多余部分挖出，以方便施工。（３）中、下 层开挖采用分部分层开挖法施Ｔ，即首先进行除两侧边墙ｌｍ～１．５ｍ 人员呵以利用核心土作为施Ｔ作业平 ，方便施工作业。另外，此法 范围外的围岩钻爆挖出，然后采用人—［＿二撬挖或小药量钻爆清除剩余 对施丁安全极为有利。 结构线内围岩，及时跟进支护。（４）中槽和边墙开挖工作面间隔６ｍ 每循环进尺２ｍ～３ｍ。 留核心土法的缺点：留核心土法施工工序较其它方法复杂，有 左右；同时左右边墙开挖支护交替进行，时掌子面作业窑问狭小，影响Ｔ程施工进度，同时施Ｔ成本高。 ３．５塌方段处理施工过程（如图所示） ２分部分层丌挖法 ２．１分部分层开挖法 在隧洞开挖（塌厅处理）施Ｔ时，根据施工需要将隧洞分成儿个 层次进行丌挖，同时在同一开挖层次当中又将开挖断面分成几个部 分先后开挖施工的方法；也可说此法就是根据工程施工需要将隧洞 “化整为零、顺序歼挖、依次支护”的施工方法。 ２．２分部分层丌挖法的优缺点 分部分层歼挖法的优点：减少一次开挖方量和跨度，增大施工 ② ① ＠ 过程围岩的稳定性，也可部分避免塌方的呵能和安全事故，同时分 中层 层开挖还可以适 增加施工工作面。分部分层开挖法的缺点：施丁 Ｔ序复杂，进度缓慢，成本较高 、 ③ ① ② ３＿ｒ程文例 下詹 ３．１ Ｔ程慨况 某水电站１一程存左岸建设一条导流洞，导流洞按有压流设计， １滑身璜拱由工字钢，蕾棚、网喷和锚杆支护 进口底板高程５６２ｍ， 口底板高程５５７ｍ，洞长５４３．１４５ｍ，底坡 ２．洞身制墙由工字钢、网喷和锚杆支护。 留核 土和分层开挖示意图 ０．９２％。导流洞断面型式为城门洞形，过水断面尺寸为９ｍｘ１３ｍ（宽× ３图中①、②和③代表开挖施工顺序。 高），中心角１２０。。 ３卫塌方情况及地质条件 ４结束语 陔导流洞ｒ 程彳Ｆ施 过程中出现过多次塌方，其中导０＋ （１）经过实践证明，该电站导流洞Ｔ程采用留核心土法和分部 ２）留核心 ４５５．３５５１１１～０＋４９２．７ｍ段塌方最严重，塌方前整个导流洞开挖七层已 分层开挖法进行塌方处理是正确的，工程施工进展顺利。（经贯通，导０＋４６８ｍ～０＋４９０ｍ中层和导０＋４７０ｍ～０＋４８５ｍ下层已经开 土法在塌方处理过程中，能有效防止掌子面反塌，对Ｔ程进展和施 挖完成。塌方首先是导０＋４８０ｍ左边墙腰线出现裂缝，随后左边墙 工安全极为有利。（３）分部分层开挖法在处理大断面隧洞塌方时，能 垮塌带动洞顶开始塌方，最后引发长达３７ｍ的洞段全断面塌方。塌 很好利用同岩自稳时间，有效解决支护不及时问题。（４）留核心土法 方后，导流涧｝“口边坡Ｅ１ ６１０ｍ～ＥＬ６５０ｍ坡面大部明显下沉，支护喷 和分部分层开挖法施工工序复杂，影响施工进度，也会增加施丁成 砼出现大量裂缝，据观察为“冒顶式”塌方．边坡变形一周后渐趋稳 本。（５）采用分部分层开挖法施工时，隧洞边墙的支护可能在分层线 １９８一 匡 ②棱心 、土 上莹 一水利科技 ２０１５年第１０期Ｉ科技创新与应用 基础灌浆施工技术在水利工程中的应用分析 窦春红 （黑龙江省水利四处工程有限责任公司，黑龙江牡丹江１５７０９９） 摘 要：不论是生产活动抑或是群众的生活都离不开水利工程，自从进入到新时期以来，我们国家的水利项目获取了非常显著的 成就。大批优秀的水利项目的诞生为国家的发展贡献了力量。但是在工程建设时期，它的施工处理工艺还面对一些问题，这些问 题的存在严重的影响到项目的开展。文章具体的分析了基础灌浆工艺在当前水利项目中的作用。 关键词：水利工程；基础灌浆；施工技术 当前时期，我们国家的经济高速发展，获取的成就也是瞩目共 睹的，这些成就的获取离不开水利项目贡献的力量。但是在具体的 项目建设中，由于它们的质量情况非常复杂，假如使用的工艺不合 理的话，就会导致很多的质量方面的问题，进而影响到水利项目的 运行。所以，为了防止不利现象的发生，减轻项目对附近生态带来的 负面干扰，就要选取合理的工艺技术。在具体的活动中工作者普遍 的使用基础灌浆工艺。这种工艺的特点是它的技术成本不是很高， 简单，而且带来的效益非常明显，能够显著的提升项目的稳定性。文 章具体的分析了当前的基础灌浆工艺。 １基础灌浆工艺在水利项目中的运用情况 １．１在岩溶区域的运用情况分析 我们国家当前建设了一大批的水利项目，而这些项目所在区域 的地质结构存在着很大的差异。在众多的项目中，最为常见的结构 式岩溶体。如今在此类区域开展建设工作的时候，工作者必须要结 合项目的具体状态和有关的工艺规定选取合理的工艺方法，只有这 样才能够保证施工的品质良好。接下来具体分析基础灌浆工艺在此 类区域的应用情况。 使用高压灌浆技术对岩溶地区实施基础灌浆。要想保证水利项 目的结构密实，就要做好施工工作。假如其结构受到影响的话，就容 易发生渗漏以及缝隙等现象、在具体的工作中，工作者为了确保项 目的品质合乎项目的设计规定，往往使用高压灌浆法，此举能够确 保泥浆下渗到土层中，进而提升土层的稳定性，同时还能提升它的 强度，增加项目的使用时间。 使用高压旋喷灌浆技术对岩溶地区实施基础灌浆。而在对岩溶 地区基础进行处理的过程中，施工人员还可以采用高压旋喷灌浆施 工技术，来对其进行处理。这种施工方法主要是通过钻孔设备来对 其地层结构进行处理，然后再将水泥浆液通过钻机设备灌注到孔 中，把泥浆与岩溶土有效的掺和到一起，此时我们就得到了一种全 新形式的地质结构，它的好处是能够使得之前的水利项目的岩溶区 域的地层结构本身的强度得以显著的提升，此时水利项目的结构就 不会受到干扰，我们就会得到较高品质的项目。 使用基础灌浆技术对浅层含岩溶地区实施基础灌浆。浅层含岩 溶地区一般岩溶深度较浅，需要将浅层岩溶中的沙土挖掘出来，然 后在使用水泥砂浆对原有较浅的岩溶地区进行回灌。 使用基础灌浆技术对深层岩溶地区实施基础灌浆。一般情况， 当岩溶的深度在５Ｏ米时，可以把这种岩溶称为深层岩溶，在对深层 岩溶的基础进行施工时，如果继续使用上述的方法来处理的话会面 对一些难以解决的问题，所以此时我们要使用别的灌浆方法来处 理，可以用普通的灌浆方法对岩溶地区的周围进行灌浆处理，水泥 浆进入深层岩溶的过程中会对深层岩溶中的其他填充物进行排挤， 因为其受到的挤压力非常大，因此之前的填充物质以及浆液等会快 意义。 速的融合而且固结。 的方法来应对这种现象。导致这种大浆量的缘由非常多，不过认真 分析起来其本质的缘由主要在于地质。当我们在开展灌注工作的时 候，泥浆存在多种流动方式，比如它或许会从一些我们难以发现的 通道流向其他的一些区域，还有一种情况是会从灌注区域周围的地 表淌出来。当我们使用此类方法开展灌浆工作的时候，结束的时候 灌浆压力要较之于之前想象的低一些。当遇到这种情况的时候要随 时改变策略，降低灌注压。在完成一段时间的工作之后，等灌入的浆 液固结的时候，假如没有别的原因的话可按照我们之前设计好的数 值再次开展工作。 ２漏水显著情况下的灌浆工作 当我们在开展水利项目的建设工作的时候，经常性的会碰到漏 水的问题，有时候漏水会非常的厉害。通过我们以前的工作经验得 知，导致渗漏现象的缘由是项目的选点不当，比如把项目建设在可 溶岩区域就会导致渗漏问题，工作中遇到这种问题的时候如果还是 按照上述的方法来处理的话，就会面临很大的弊端。比如其不但会 耗费非常多的资金，而且获取的效益也不高。此时就要适时的选择 别的方法来应对。 ２．１采用模袋灌浆的处理方法 该方法之所以被大量的使用，主要是因为模袋有着非常强大的 抗磨能力。其材料大多是尼龙，在进行灌注的时候，模袋里面的泥浆 在彼此挤压的时候会流失一定的水，此时袋里面仅仅存留水泥和 土，而泥浆的浆液含量就变少了，对于其快速凝结来讲非常有好处。 而且由于模袋对其产生很大的束缚力，能够确保其中的沙土不会流 掉，此时就能够发挥非常显著的堵塞效益。 ２．２采用填充级配料进行处理 般情况下采用的填充级配料多为水泥、粗砂及砾石，在使用 砾石作为填充级配料的时候一定要注意砾石的大小。假设在单纯使 用砾石的情况下仍然没有很好的成效，则可以利用粘稠度较高的水 泥冲灌级配料，水泥冲灌及配料的主要组成材料一般为砾石、砾石 与沙土混合物，使用这两种材料的目的是可以形成自然的反过滤 层。在级配料的过程中，配料的材料和数量应该灵活掌握。使用粒料 的主要是使用加大的粒料在狭窄处形成“桥架”，使用巧匠将缝隙在 中途完全阻塞，形成反过滤层，以此来达到将整个通道堵死的目的。 ３结束语 不论是生产活动亦或是群众的生活都离不开水利工程，自从进 入到新时期以来，我们国家的水利项目获取了非常显著的成就。大 批优秀的水利项目的诞生为国家的发展贡献了力量不过在具体的 建设时会遇到很多的问题，这些问题的出现严重的干扰了项目的品 质，要想处理好存在的问题就要使用合理的工艺，进而起到提高水 利工程结构的稳定性和强度，促进我国水利工程施工技术的发展的 一参考文献 １．２在吸浆量大的区域的运用情况分析 通常来讲，我们在处理岩缝区域的灌浆１＝作的时候，会将时间 控制在三个小时之内，在具体的工作中，用到的水泥量也有一定的 规定，一般情况，单位面积的岩缝在灌浆的过程中使用水泥的数量 ［１］刘湘成．试论水利工程基础灌浆施工技术［Ｊ］．科技风，２０１１（７）． ［２］吕冬梅．水利工程的灌浆施工技术【Ｊｌ＿河南科技，２０１０（１８）． ［３１李雪慧．水利工程基础施工灌浆技术分析ｆＪ１．中国新技术新产品， ２０１１，２１（１９）：８１２－８１３． 应该小于１２０～２２０ｋｇ／ｍ。所以，当岩峰的吸浆正常的时候，我们可以 【４１韩芳郦，卢强，弓力．水利工程基础灌浆施工技术分析［Ｊ］．城市建设 依照平时工作的步骤来开展。不过当我们进行灌浆工作的时候，会 理论研究（电子版），２０１３，４２（２４）：１２８—１２９． 出现吸浆量过大的现象，由于浆液无法合乎要求，因此要使用合理 ２２（３）：９４—９８． 附近形成薄弱区域，同时左右支护施工交替进行，导致支护断面应 ２００６。力多次调整，可能影响支护效果，需多加留意。 ［３］郭桃明，等．核心土对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响［Ｊ］．兰州 参考文献 交通大学学报（自然科学版），２００７，２６（６）：３４—３７． ［１１《水利水电工程施工手册》编委会．水利水电工程施工手册～土石 作者简介：江建国，男，国电云南阿墨江发电有限公司，硕士研 究生。 方工程ｆＭ１．北京：中国电力出版社，２００２． ｆ２］曾有孝．软岩隧洞典型开挖方法及塌方处理措施［Ｊ］．水电站设计， 一１９９—
