達坂隧洞雙護盾TBM襯砌與圍巖容固施工工法

王 慶

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

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達坂隧洞雙護盾TBM襯砌與圍巖容固施工工法

王 慶

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

介紹了達坂隧洞TBM施工管片組合與止水方法的工法特點，從管片組合、管片外側限位塊施工、封閉環與灌漿施工等方面，闡述了施工中的技術措施，通過對圍巖容固工法的施工效益的分析，指出固結灌漿施工達到了預期的要求，可確保隧洞的安全與穩定運行。

TBM施工，混凝土管片，隧洞，圍巖容固

在長大深埋TBM綜合法施工的隧洞中，不可避免地要在部分軟弱破碎圍巖中穿過，為了充分發揮TBM高效、質優、安全、快捷等優點，達坂隧洞以軟弱破碎圍巖為主，針對雙護盾TBM施工，大斷面六邊形(4塊)管片襯砌豆礫石回填灌漿鑲嵌式整體受力結構的特點，結合現場施工中反饋管片錯臺等信息綜合計算分析，提出了“管片縱縫外側限位器”“豆礫回填灌漿封閉環”“軟弱圍巖鋼花管固結灌漿”等創新技術；解決了一直困擾國內外TBM施工技術人員“側管片外移”“豆礫石灌漿結石不密實”“軟弱圍巖加固巖體”等影響主洞襯砌結構施工安全的技術難題，同時該工法經反復實踐，還妥善的解決了軟弱圍巖對管片襯砌結構的影響等一系列具有相當重大的技術難題。

1 工法特點

1)為確保全斷面巖石掘進機(以下簡稱TBM)在水工建筑物地下工程的施工復雜地質條件以及長期運行安全，充分發揮雙護盾TBM施工地下工程質優、經濟、安全、快速掘進等優勢，采用本施工工法。2)采用管片限位器技術，并將4塊管片環向間縱縫，連接成整體，管片縱縫的錯臺率由原來合格率85.8%，提高到97.1%。3)采用豆礫石回填封閉環灌漿和軟巖鋼花管固結灌漿技術，通過檢測合格率由原來75%，提高到85%以上。4)達坂隧洞復雜地質條件下，采用管片限位器，封閉環固結灌漿圍巖容固技術，管片襯砌錯縫實測變形值小于2 mm，滿足了設計要求，為達坂隧洞的長期穩定性奠定基礎。

2 施工工藝流程及操作要點

達坂隧洞TBM施工管片組合和止水方法主要工藝流程：預制廠鋼筋籠焊或綁扎封閉環和鋼板限位器，安裝止水條→TBM掘進及出渣→管片安裝及CK砂漿勾縫→豆礫石充填→回填灌漿→檢查。

1)雙護盾TBM施工管片組合和止水方法操作要點。a.管片外側壓漿：管片背后回填豆礫石后，通過預留的注漿孔進行回填壓漿。b.管片接縫防水：設置復合式和遇水膨脹止水條，采用彈性密封止水條，4塊管片之間采用較薄的遇水膨脹橡膠與復合式止水條，襯砌管片內弧側預留燕尾槽外側設GBW止水條，內側設2 cm～3 cm CK砂漿防滲，見圖1～圖3。c.過渡段防水：斜井、橫通道與主洞管片襯砌的銜接處進行剛柔過渡加強防水處理，管片兩端采用背貼式止水帶和預埋注漿管以及膨脹巖兩端部位應設置防滲帷幕，進行回填和固結灌漿。d.管片安裝縱向定位器工藝流程及要點：管片由4片組成：先安裝底拱、頂拱、左側、右側拱混凝土管片，然后回填豆礫石灌漿，為確保管片安裝和灌漿質量，底、頂拱管片外貼鋼板限位器、封閉環等創新技術。

2)管片外側限位塊施工工藝流程及操作要點。a.管片外側限位塊施工工藝流程:管片加限位鋼板設計監督→限位塊及埋設錨筋材料準備→錨筋焊接→管片預埋件埋設→管片出蒸汽爐后養護期間焊接外限位鋼板→限位鋼板涂刷防腐→安裝管片。b.管片外側限位塊的加裝防止縱縫錯臺，提高管片安裝質量，又加快管片安裝速度，從而達到優質、高效、快速掘進的目的，操作要點如下：適用于單、雙護盾TBM施工的管片縱縫球窩以及平面凹凸(非螺栓連接)結構的施工方法，見圖4，圖5。材質采用δ12的A3鋼板以及φ20的螺紋鋼筋，鋼材應符合現行國家標準HRB335規定中的相關技術指標要求。進場鋼材應具有抗拉強度、伸長率、屈服強度和硫、磷含量等合格證。焊縫連接質量等級：一級焊施工圖專門注明，等強連接的剖口焊均為二級，角焊縫為三級；焊接材料選用手工焊條E43XX，其化學成分、力學性能和質量要求符合國家現行標準。限位器加工制作：在管片廠預制混凝土頂、底管片的鋼筋籠時，每塊管片縱向短邊背面分別預埋4塊δ12厚鋼板，鋼板下設φ20鋼筋，并與管片鋼筋縱環向筋焊接牢固。在管片廠車間內靜養時，焊接外貼限位鋼板。鋼板防腐。外貼限位鋼板涂裝：先除銹，涂底漆；然后涂水性無機富鋅防銹漆，涂一遍厚度50 μm以上。洞內安裝：先底、頂管片，然后將左右側管片采用輔推油缸推緊，復雜地質條件洞段及時回填豆礫石灌漿。

3)封閉環與灌漿施工工藝流程及操作要點。a.工藝流程：設計部門完成管片預埋灌漿管路的設計圖→施工方預埋灌漿管路加工→預埋管路在預制管片鋼筋籠上安置→安裝該封閉環管片→豆礫石充填→形成化學灌漿封閉環→回填灌漿(水泥漿)。b.鑒于TBM雙護盾掘進機施工的洞段，豆礫石回填注漿是敞開式注漿，要做到按設計要求的孔口閉漿壓力P=0.3 MPa～0.5 MPa宜設置封閉環；操作要點如下：封閉環注漿管。預制管片頂拱、側拱預埋PVC管，底管片兩側各預埋1根PVC管。因本工程在豆礫石回填灌漿中，底管片灌漿采用砂漿灌注，就需要根據實際開挖中支護使用的管片型號，提前在側、頂管片預制中預埋化學灌漿管，側、頂管片預埋的PVC管直徑為15 mm；在底管片兩側均各預埋1根Φ25鋼管，為預防在管片預制過程中水泥漿流入預埋管內，在管頂需加特制的塑料防護帽。封閉環設置間隔：每隔100 m左右(60環)或結合單元劃分，每個單元設置一個封閉環為宜，滑行段空腔較大可適當加密到每隔50 m左右(為確保施工進度和質量，宜利用TBM檢修停機時間進行封閉環灌漿的施工和檢查)。為保證切實形成封閉段，設計每環灌注化灌材料量控制在不小于3組(1組A+B合計45 kg)以上(本次計算用量以襯砌內徑6 m計算化灌量，其他斷面根據周長可適當修正)，明知有塌方的，可深入塌散區0.5 m施灌。封閉環化灌工序。預埋PVC管內化學灌漿，灌注順序是自下而上，左右對稱灌注。灌漿壓力。灌漿采用限量灌漿，宜選用較高壓力注漿。孔位轉移。在灌漿孔達到設定灌漿量后，停止注漿，轉到下一孔位，進行灌漿。

3 圍巖容固工法效益分析

1)鋼板外限位器效益分析。“鋼板外限位器施工工法”在達坂隧洞工程隧洞施工中運用，首先從根本上杜絕了管片錯臺的二次修復(每環約需5 min～15 min)，免去二次重復調整工作，提高了管片拼裝效率，加快了水利工程的建設，經濟、社會效益很大；管片拼裝縱向錯臺由以前的最大90 mm (接近三分點，已危及支護結構穩定和安全)降低到10 mm，管片拼裝質量明顯改善，確保了管片整環受力結構的穩定和安全。

2)封閉環灌漿效益分析。“封閉環灌漿施工工法”在達坂隧洞工程隧洞施工中運用，解決了TBM機尾回填灌漿過程中由于漿液隨意流動，而灌漿泵的能力不可能無限制加大，灌漿過程長時不能起壓閉漿，灌漿工藝不能順利實施，導致側拱灌漿密實度較差，頂拱一直不能完成灌漿。實施封閉環灌漿施工后，灌漿工藝能按計劃進行，頂拱能實現起壓閉漿，通過取芯和/或壓漿試驗，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ類圍巖洞段能取出符合做壓塊試驗的試件，Ⅴ類圍巖和斷層破碎帶壓漿試驗合格，使灌漿質量得到保證，加快了回填灌漿作業和驗收工作的進展，加快了水利工程的建設。

3)固結灌漿效益分析。達坂隧洞TBM在掘進完成沖溝洞段、炭質泥巖洞段、泥巖砂巖互層洞段、斷層破碎帶、富水洞段后，由于圍巖坍塌和水的作用，在襯砌管片外形成較大松動圈，對隧洞安全和長期穩定運行有較大威脅。“固結灌漿施工工法”在達坂隧洞工程隧洞施工中運用，實現管片、漿體和圍巖三者間的友好容固關系，灌漿參數可以隨時根據需求調整，為達坂隧洞管片襯砌結構穩定及今后長期運行提供科學、安全、可靠的依據。

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Double-protection shielding TBM masonry and surrounding rock consolidation construction methods of Daban tunnel

Wang Qing

(XinjiangYiliRiverBasinDevelopmentConstructionAdministrationBureau,Urumqi830000,China)

The thesis introduces technological features of Daban tunnel TBM construction segment composition and waterproofing methods, and describes construction technology measures from aspects of segment composition, external segment limitation construction, and closed ring and grouting construction. Through analyzing construction effect of surrounding rock consolidation methods, it points out that: the consolidation grouting construction method achieves expected demands and guarantees tunnel safety and stability operation.

TBM construction, concrete segment, tunnel, surrounding rock consolidation

1009-6825(2016)05-0188-02

2015-12-08

王 慶(1982- )，男，工程師

U455

A