新疆達坂隧洞豆礫石回填灌漿施工技術探析

楊 建 明

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆達坂隧洞豆礫石回填灌漿施工技術探析

楊 建 明

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

結合達坂隧洞的工程概況及地質情況，對該隧洞豆礫石回填灌漿的要求及工法進行了介紹，并對灌漿中存在的串漿不規律、原材料質量不穩定、后配套灌漿平臺壓力大等問題進行了分析，提出了一些解決方法，以保證回填灌漿的有序進行。

隧洞，灌漿，豆礫石，問題

TBM施工的回填技術是由設備、回填工藝、回填介質及專業技能施工人員有機組成的綜合技術，直接關系到回填質量，而回填質量是影響襯砌質量的重要因素之一。隧洞襯砌管片與圍巖緊密貼合，共同承受外部荷載，并具有止堵水能力。回填質量的管理是個系統工程，選擇合理的施工方案、全面加強回填設備、提高回填人員素質，保證回填材料供應，才能有效、有序的進行此工作。

1 達坂隧洞工程概況及地質情況

達坂隧洞全長30.69 km，上游6.5 km長洞段采用鉆爆法施工，下游24.19 km長洞段采用全斷面雙護盾TBM自隧洞出口向上游掘進。TBM長隧洞施工技術在新疆應用是第一次，TBM 2005年11月9日開始進洞滑行，2006年2月開始掘進，2010年1月實現八十一達坂隧洞的貫通，最高月進尺1 003 m，月平均進尺618 m，創造了單臺開挖直徑6.79 m的雙護盾全斷面巖石掘進機，完成23.74 km的長大隧洞施工的紀錄。達坂隧洞圍巖地質條件復雜多變、施工難度大，TBM施工過程中多次遇到涌水洞段和斷層破碎帶、膨脹巖、縮徑大變形等特殊不良地質洞段，屢次發生塌方、卡機、抱盾，進行脫困處理幾十余次。

2 達坂隧洞豆礫石回填灌漿要求及工法

2.1 檢驗標準

一是豆礫石結石強度為C15；二是用水灰比為2∶1的水泥漿進行壓漿檢驗，壓漿孔造孔直徑為48 mm，造孔底部至巖面的豆礫石灌漿層厚度不小于灌漿厚度的一半，灌漿層厚度在附近打孔檢查，在規定壓力下，初始10 min內注入量不超過10 L即為合格。

2.2 施工工法

1)達坂隧洞TBM施工管片襯砌作為二襯，其間隙靠豆粒石和水泥漿回填。豆礫石回填通過管片預制孔進行，從底拱A-I孔開始，再回填C，G孔，最后回填D，F，E孔(見圖1)。2)底拱回填灌漿在連接橋下進行，底拱A，I孔為隔環灌注(見圖2)。3)側頂拱的B，H，C，G，D，F，E孔在后配套尾部灌注，均為隔2孔灌1孔(見圖3)。4)側頂拱灌漿孔按梯形分布，逐級灌注，每一級間隔20 m～30 m(見圖4)。

3 達坂隧洞常規段灌漿存在的問題

3.1 串漿不規律、壓力不穩定

豆礫石從隧洞徑向預留孔由空氣壓縮機吹進，受壓力、風量、骨料自重等因素影響，難以保證充填骨料的均勻性，在襯砌管片背后與圍巖的空腔中往往形成不均勻的堆積，導致出現下部骨料密實，上部骨料架空的現象，使串漿距離要么太遠，要么不串漿，灌漿壓力也不容易達到設計要求。

3.2 頂部豆礫石充填不滿

從頂部D，E，F三孔充填滿豆礫石后，灌漿管一拔，豆礫石立即由孔中掉落下來，造成一部分豆礫石損失，到后面灌水泥漿時，將封孔塞子拔掉時又從孔中散落部分豆礫石，導致頂部豆礫石充填不滿，頂部的空間只能由水泥漿來填充，這樣導致串漿距離太遠，壓力不容易起來，取芯、壓水也不合格。從第38環、120環 頂部取出的芯樣可說明這點：38環頂部孔位為壓水孔，取出的芯樣灌漿部分共28.5 cm，頂部水泥漿約為16 cm，壓水結果不合格。

3.3 原材料質量不穩定

豆礫石的含泥量在8%，9%(含泥量>1%為合格)，剛剛合格，由于豆礫石含泥量、粉塵含量偏大，導致灌漿強度偏低。而豆礫石在高壓吹進管片背面的空隙中時，泥塊、粉塵等將側管片中下部的豆礫石的空隙充填滿，使漿液無法進入。原材料質量是灌漿質量的關鍵，由于原材料質量波動，導致取出的芯樣強度偏低(945環左側取出的芯樣135 d的抗壓強度只有16.2 MPa)。

3.4 后配套灌漿平臺任務重、壓力大

TBM灌漿設備分前后兩個位置布置，前部灌漿設備負責充填豆礫石，灌底拱砂漿，后部灌漿設備負責灌注所有的水泥漿，因此2/3的灌漿任務在后部灌漿，灌漿壓力大、任務重，因此后部灌漿設備、人員、組織稍有意外，就造成脫灌，盡管在前部又布置了一臺水泥漿泵，負責灌B，H孔(側片下排孔)水泥漿，減輕了一定的后部灌漿壓力。但是一旦速度加快，后部灌漿能力仍非常緊張。

3.5 灌漿材料運輸供應不及時

灌漿材料運輸供應問題越來越突出，由于隧洞進尺越深，火車的進出時間也越來越長，加之每列車隊的渣斗車由原先的8節增加到現在12節，盡管調整成三列車隊倒，但火車的出洞時間加長，使灌漿材料供應更加緊張，灌漿原材料供應反不如以前多，灌漿材料供應不及時，會造成灌漿不連續，不密實，質量不達標。

4 不良地質段、特殊地質段灌漿存在的問題

4.1 有水段的灌漿問題

達坂隧洞在有外水洞段，外水將豆礫石的孔隙部分充填，使漿液很困難再灌注進去，同時外水又將灌進去的水泥漿部分稀釋，導致灌漿不密實、強度不合格；在外水較大的情況下，灌入的水泥漿被外水稀釋沖刷流走，導致灌漿不合格，因此在有水洞段采用常規的充填豆礫石灌注水泥漿達到質量要求，目前已灌漿的幾段有水洞段仍有漏水、滲水的現象說明側端的灌漿不密實、不合格。

4.2 塌方段的灌漿問題

塌方(或掉塊)的一部分掉落在頂管片上，使頂部豆礫石充填不進去，水泥漿灌注也無法進行，另一部分散落在洞壁兩側，將側管片背面中下部的空隙填滿，導致豆礫石充填不進去，且無法灌注。

4.3 膨脹泥巖段的灌漿問題

達坂隧洞進入巖石洞段后，泥巖洞段占巖石洞段的60%，泥巖具有遇水膨脹的特性，易塌方、掉塊。因此由于圍巖收斂變形、塌方、掉塊等使灌漿無法進行。即使能完成灌漿的部分，由于泥巖受漿液水分的影響膨脹收斂變形，導致已經安裝好的管片擠壓變形，灌漿也被破壞，影響灌漿質量效果。部分環頂部左側灌漿后因膨脹巖收斂導致頂管片受到擠壓，錯臺加大。

5 回填灌漿取芯檢查

達坂隧洞從取出的芯樣看，水泥結石的抗壓強度值遠高于豆礫石結石的強度，見圖5，水泥結石芯樣抗壓強度最大為62.4 MPa，最小為16.1 MPa，平均抗壓強度為33.5 MPa(見圖5)，大于20 MPa的芯樣占到水泥結石芯樣的91%，見圖6。豆礫石結石芯樣抗壓強度值最大為26.5 MPa，最小為4.4 MPa，平均抗壓強度12.1 MPa，但小于10 MPa的芯樣占到豆礫石結石芯樣的57%(見圖7)。

6 解決辦法

6.1 加強灌漿設備及灌漿人員

在開始豆礫石回填灌漿工作前必須做好技術交底工作，嚴格控制配合比、嚴格回填工藝流程，加強與回填技術人員的溝通，指定專人負責灌漿原材料檢查，保持豆礫石回填灌漿的連續性。要求監理和施工單位領導層高度重視存在的問題，提高人員總體素質，根據掘進速度的快慢合理安排灌漿技術人員及管理人員。配備充足的灌漿設備及配件，以滿足不同回填方案的實施和調整能力，保證絕大多數灌漿工作在TBM臺車上完成。

6.2 嚴格施工設計及施工工藝

在豆礫石回填灌漿工作開始前，制訂詳細的施工組織設計和工藝流程，過程中注重注漿質量控制程序，按要求實施注漿、記錄、檢查及分析工作，及時做出注漿壓力—注漿量—注漿時間曲線圖，分析注漿效果，對存在的問題區別對待，并制定相關應急預案，在后期的注漿過程中避免相同問題的發生。

6.3 特殊地質條件采用新方法

對于不良地質洞段，塌方較為嚴重，常規豆礫石回填灌漿法已不適用，應改用其他施工工藝。當注入的水泥漿液量達到漿液設計值，而沒有達到停止注漿條件，檢查后沒有發現漏漿時，則說明本段圍巖破碎，裂隙發育，注的漿液已經穿過豆礫石，滲透到圍巖的裂隙里。固結灌漿前可盡早開展試驗，通過不同地質洞段的灌漿試驗來確定灌漿范圍、灌漿壓力以及檢查指標。

[1] 馬 聘.豆礫石回填灌漿質量控制初探[J].山西建筑，2010，36(7)：123-124.

[2] 姜作艷，張國利，蔣敬敏，等.淺談TBM施工中豆礫石回填灌漿及其質量控制[J].南水北調與水利科技，2006(3):45.

[3] 賈建宇.隧洞工程全段面掘進機施工的豆礫石回填灌漿及質量控制[J].山西水利科技，2009(1):95-96.

Analysis on the construction technology of Xinjiang Daban tunnel pea gravel back filling and grouting

Yang Jianming

(XinjiangYiliRiverBasinDevelopmentConstructionManagementBureau,Urumqi830000,China)

Combining with the engineering general situation and geological conditions of Daban tunnel, introduced the requirements and methods of this tunnel pea gravel back filling and grouting, and analyzed the irregular string slurry, unstable quality of raw materials, last matching filling platform pressure and other problems in grouting, put forward some solutions, in order to ensure the orderly conduct of back filling and grouting.Key words: tunnel, grouting, pea gravel, problem

2014-11-24

楊建明(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)04-0189-02

U455

A