新疆达坂隧洞豆砾石回填灌浆施工技术探析

杨 建 明

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆达坂隧洞豆砾石回填灌浆施工技术探析

杨 建 明

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

结合达坂隧洞的工程概况及地质情况，对该隧洞豆砾石回填灌浆的要求及工法进行了介绍，并对灌浆中存在的串浆不规律、原材料质量不稳定、后配套灌浆平台压力大等问题进行了分析，提出了一些解决方法，以保证回填灌浆的有序进行。

隧洞，灌浆，豆砾石，问题

TBM施工的回填技术是由设备、回填工艺、回填介质及专业技能施工人员有机组成的综合技术，直接关系到回填质量，而回填质量是影响衬砌质量的重要因素之一。隧洞衬砌管片与围岩紧密贴合，共同承受外部荷载，并具有止堵水能力。回填质量的管理是个系统工程，选择合理的施工方案、全面加强回填设备、提高回填人员素质，保证回填材料供应，才能有效、有序的进行此工作。

1 达坂隧洞工程概况及地质情况

达坂隧洞全长30.69 km，上游6.5 km长洞段采用钻爆法施工，下游24.19 km长洞段采用全断面双护盾TBM自隧洞出口向上游掘进。TBM长隧洞施工技术在新疆应用是第一次，TBM 2005年11月9日开始进洞滑行，2006年2月开始掘进，2010年1月实现八十一达坂隧洞的贯通，最高月进尺1 003 m，月平均进尺618 m，创造了单台开挖直径6.79 m的双护盾全断面岩石掘进机，完成23.74 km的长大隧洞施工的纪录。达坂隧洞围岩地质条件复杂多变、施工难度大，TBM施工过程中多次遇到涌水洞段和断层破碎带、膨胀岩、缩径大变形等特殊不良地质洞段，屡次发生塌方、卡机、抱盾，进行脱困处理几十余次。

2 达坂隧洞豆砾石回填灌浆要求及工法

2.1 检验标准

一是豆砾石结石强度为C15；二是用水灰比为2∶1的水泥浆进行压浆检验，压浆孔造孔直径为48 mm，造孔底部至岩面的豆砾石灌浆层厚度不小于灌浆厚度的一半，灌浆层厚度在附近打孔检查，在规定压力下，初始10 min内注入量不超过10 L即为合格。

2.2 施工工法

1)达坂隧洞TBM施工管片衬砌作为二衬，其间隙靠豆粒石和水泥浆回填。豆砾石回填通过管片预制孔进行，从底拱A-I孔开始，再回填C，G孔，最后回填D，F，E孔(见图1)。2)底拱回填灌浆在连接桥下进行，底拱A，I孔为隔环灌注(见图2)。3)侧顶拱的B，H，C，G，D，F，E孔在后配套尾部灌注，均为隔2孔灌1孔(见图3)。4)侧顶拱灌浆孔按梯形分布，逐级灌注，每一级间隔20 m～30 m(见图4)。

3 达坂隧洞常规段灌浆存在的问题

3.1 串浆不规律、压力不稳定

豆砾石从隧洞径向预留孔由空气压缩机吹进，受压力、风量、骨料自重等因素影响，难以保证充填骨料的均匀性，在衬砌管片背后与围岩的空腔中往往形成不均匀的堆积，导致出现下部骨料密实，上部骨料架空的现象，使串浆距离要么太远，要么不串浆，灌浆压力也不容易达到设计要求。

3.2 顶部豆砾石充填不满

从顶部D，E，F三孔充填满豆砾石后，灌浆管一拔，豆砾石立即由孔中掉落下来，造成一部分豆砾石损失，到后面灌水泥浆时，将封孔塞子拔掉时又从孔中散落部分豆砾石，导致顶部豆砾石充填不满，顶部的空间只能由水泥浆来填充，这样导致串浆距离太远，压力不容易起来，取芯、压水也不合格。从第38环、120环 顶部取出的芯样可说明这点：38环顶部孔位为压水孔，取出的芯样灌浆部分共28.5 cm，顶部水泥浆约为16 cm，压水结果不合格。

3.3 原材料质量不稳定

豆砾石的含泥量在8%，9%(含泥量>1%为合格)，刚刚合格，由于豆砾石含泥量、粉尘含量偏大，导致灌浆强度偏低。而豆砾石在高压吹进管片背面的空隙中时，泥块、粉尘等将侧管片中下部的豆砾石的空隙充填满，使浆液无法进入。原材料质量是灌浆质量的关键，由于原材料质量波动，导致取出的芯样强度偏低(945环左侧取出的芯样135 d的抗压强度只有16.2 MPa)。

3.4 后配套灌浆平台任务重、压力大

TBM灌浆设备分前后两个位置布置，前部灌浆设备负责充填豆砾石，灌底拱砂浆，后部灌浆设备负责灌注所有的水泥浆，因此2/3的灌浆任务在后部灌浆，灌浆压力大、任务重，因此后部灌浆设备、人员、组织稍有意外，就造成脱灌，尽管在前部又布置了一台水泥浆泵，负责灌B，H孔(侧片下排孔)水泥浆，减轻了一定的后部灌浆压力。但是一旦速度加快，后部灌浆能力仍非常紧张。

3.5 灌浆材料运输供应不及时

灌浆材料运输供应问题越来越突出，由于隧洞进尺越深，火车的进出时间也越来越长，加之每列车队的渣斗车由原先的8节增加到现在12节，尽管调整成三列车队倒，但火车的出洞时间加长，使灌浆材料供应更加紧张，灌浆原材料供应反不如以前多，灌浆材料供应不及时，会造成灌浆不连续，不密实，质量不达标。

4 不良地质段、特殊地质段灌浆存在的问题

4.1 有水段的灌浆问题

达坂隧洞在有外水洞段，外水将豆砾石的孔隙部分充填，使浆液很困难再灌注进去，同时外水又将灌进去的水泥浆部分稀释，导致灌浆不密实、强度不合格；在外水较大的情况下，灌入的水泥浆被外水稀释冲刷流走，导致灌浆不合格，因此在有水洞段采用常规的充填豆砾石灌注水泥浆达到质量要求，目前已灌浆的几段有水洞段仍有漏水、渗水的现象说明侧端的灌浆不密实、不合格。

4.2 塌方段的灌浆问题

塌方(或掉块)的一部分掉落在顶管片上，使顶部豆砾石充填不进去，水泥浆灌注也无法进行，另一部分散落在洞壁两侧，将侧管片背面中下部的空隙填满，导致豆砾石充填不进去，且无法灌注。

4.3 膨胀泥岩段的灌浆问题

达坂隧洞进入岩石洞段后，泥岩洞段占岩石洞段的60%，泥岩具有遇水膨胀的特性，易塌方、掉块。因此由于围岩收敛变形、塌方、掉块等使灌浆无法进行。即使能完成灌浆的部分，由于泥岩受浆液水分的影响膨胀收敛变形，导致已经安装好的管片挤压变形，灌浆也被破坏，影响灌浆质量效果。部分环顶部左侧灌浆后因膨胀岩收敛导致顶管片受到挤压，错台加大。

5 回填灌浆取芯检查

达坂隧洞从取出的芯样看，水泥结石的抗压强度值远高于豆砾石结石的强度，见图5，水泥结石芯样抗压强度最大为62.4 MPa，最小为16.1 MPa，平均抗压强度为33.5 MPa(见图5)，大于20 MPa的芯样占到水泥结石芯样的91%，见图6。豆砾石结石芯样抗压强度值最大为26.5 MPa，最小为4.4 MPa，平均抗压强度12.1 MPa，但小于10 MPa的芯样占到豆砾石结石芯样的57%(见图7)。

6 解决办法

6.1 加强灌浆设备及灌浆人员

在开始豆砾石回填灌浆工作前必须做好技术交底工作，严格控制配合比、严格回填工艺流程，加强与回填技术人员的沟通，指定专人负责灌浆原材料检查，保持豆砾石回填灌浆的连续性。要求监理和施工单位领导层高度重视存在的问题，提高人员总体素质，根据掘进速度的快慢合理安排灌浆技术人员及管理人员。配备充足的灌浆设备及配件，以满足不同回填方案的实施和调整能力，保证绝大多数灌浆工作在TBM台车上完成。

6.2 严格施工设计及施工工艺

在豆砾石回填灌浆工作开始前，制订详细的施工组织设计和工艺流程，过程中注重注浆质量控制程序，按要求实施注浆、记录、检查及分析工作，及时做出注浆压力—注浆量—注浆时间曲线图，分析注浆效果，对存在的问题区别对待，并制定相关应急预案，在后期的注浆过程中避免相同问题的发生。

6.3 特殊地质条件采用新方法

对于不良地质洞段，塌方较为严重，常规豆砾石回填灌浆法已不适用，应改用其他施工工艺。当注入的水泥浆液量达到浆液设计值，而没有达到停止注浆条件，检查后没有发现漏浆时，则说明本段围岩破碎，裂隙发育，注的浆液已经穿过豆砾石，渗透到围岩的裂隙里。固结灌浆前可尽早开展试验，通过不同地质洞段的灌浆试验来确定灌浆范围、灌浆压力以及检查指标。

[1] 马 聘.豆砾石回填灌浆质量控制初探[J].山西建筑，2010，36(7)：123-124.

[2] 姜作艳，张国利，蒋敬敏，等.浅谈TBM施工中豆砾石回填灌浆及其质量控制[J].南水北调与水利科技，2006(3):45.

[3] 贾建宇.隧洞工程全段面掘进机施工的豆砾石回填灌浆及质量控制[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

杨建明(1982- )，男，工程师

1009-6825(2015)04-0189-02

U455

A