TBM掘進(jìn)隧洞回填固結灌漿施工的探討
     1.前言
     豆礫石回填灌漿：用漿液充填管片襯砌后豆礫石的孔隙以及豆礫石層與圍巖的空隙，使回填豆礫石層、管片與圍巖共同承擔內外荷載。同時(shí)，可使回填豆礫石層形成一封閉的防滲圈，提高隧洞防滲性能。


固結灌漿：通過(guò)灌漿充填洞周以外一定范圍的節理裂隙、軟弱破碎帶和斷層帶等松散圍巖，從而起到提高圍巖彈模、增強圍巖抗力和自穩性能的目的。此外，固結灌漿還可以形成一定厚度的帷幕圈，減少隧洞壓力內水外滲和阻斷外水，減小作用在襯砌上的外水水頭和山巖壓力、改善圍巖防滲性能和隧洞受力條件的作用。
     2. 工程實(shí)例
      在引黃南干線(xiàn)國際II、III標長(cháng)達90km的TBM施工洞段進(jìn)行豆礫石回填灌漿，在Ⅳ、Ⅴ巖洞、土洞、斷層、高外水洞段采用了固結灌漿。
     3. 設備
     3.1 鉆孔設備
    （1）根據工程的地質(zhì)條件選用回轉式地質(zhì)鉆機。
    （2）在地下洞室及其它封閉區域中使用氣動(dòng)鉆孔設備時(shí)，應帶有消音器和除塵裝置，不得使用內燃機驅動(dòng)的鉆孔設備。
    （3）使用的鉆孔沖洗和壓水試驗設備，水泵的容許工作壓力1.5MPa，并應保證在所有壓力下都有足夠的供水量，保證壓力穩定、出水均勻、工作可靠。
    （4）準備足夠的流量計、壓力表、壓力軟管、供水管及閥門(mén)等備品。
     3.2 灌漿設備
    （1）灌漿泵性能應與灌漿液的類(lèi)型和濃度相適應，其容許工作壓力應大于最大灌漿壓力的1.5倍，并應有足夠的排漿量和穩定的工作性能；灌注純水泥漿液應采用多缸柱塞式灌漿泵。
    （2）根據灌漿需要配置高速和低速漿液攪拌機，攪拌機的轉速和拌和能力應分別與所攪拌的漿液類(lèi)型及灌漿泵排漿量相適應，并應保證均勻、連續地拌制漿液。所有攪拌設備，在用于拌制漿液前應在現場(chǎng)進(jìn)行試運行。
    （3）灌漿使用自動(dòng)灌漿記錄儀。
    （4）灌漿管路應保證漿液流動(dòng)暢通，并能承受1.5倍的最大灌漿壓力。注漿泵和注漿孔口處（包括進(jìn)漿與回漿管路）均應安設壓力表，所選用的壓力表在使用前進(jìn)行率定。壓力表在使用前應檢查其性能，允許誤差應在5%以?xún)�。使用過(guò)程中應經(jīng)常檢查核對，建議壓力表每?jì)砂啻涡Ｕ�一次。不合格和已損壞的壓力表嚴禁使用。壓力表和管路之間應設有隔漿裝置。
    （5）灌漿塞應與采用的灌漿方法、灌漿壓力及地質(zhì)條件相適應，膠塞應具有良好的膨脹性和耐壓性能，在最大灌漿壓力下能可靠地封閉灌漿孔段，不發(fā)生滲漏或冒漿現象，并易于安裝和卸除。
    （6）采用孔口封閉器或專(zhuān)用高壓灌漿塞。
    （7）集中制漿站的制漿能力應滿(mǎn)足灌漿進(jìn)度高峰期所有機組用漿需要，制漿站應配備除塵設備，當漿液需摻加摻合劑或外加劑時(shí)，應增設相應的設備。
    （8）注漿用的風(fēng)水電宜設有專(zhuān)用管線(xiàn)，以保證注漿工作的正常進(jìn)行。
    （9）注漿管路應能保證漿液流動(dòng)暢通，不發(fā)生沉淀，并能承受2.0倍的最大注漿壓力，使用前應作耐壓試驗。管口連接采用快速接頭以保證注漿速度。
    （10）所有灌漿設備、儀器、儀表均應始終保持工作狀態(tài)正常，并應配有足夠的備用設備。電力驅動(dòng)的設備，應在接地良好并經(jīng)確認能保證施工安全時(shí)，方可使用。并提供所有鉆孔、注漿、張拉等設備，包括鉆頭、鉆桿、鉆套、拌合機、注漿泵、攪拌器、注漿塞、管道、注漿管、墊圈、接頭、聯(lián)結件、壓力計、保護裝置、通信設施及進(jìn)行工作所需的零配件。注漿設備應為移動(dòng)式獨立裝置。
    4. 灌漿試驗
    4.1 漿液試驗
    （1）對不同水灰比、不同摻合料和不同外加劑的漿液已進(jìn)行下列項目的試驗：
    1）漿液配制程序及拌制時(shí)間；
    2）漿液密度或比重測定；
    3）漿液流動(dòng)性或流變參數；
    4）漿液的沉淀穩定性；
    5）漿液的凝結時(shí)間，包括初凝或終凝時(shí)間；
    6）漿液結石的容重、強度、彈性模量和滲透性；
    7）其它試驗內容。
    （2）用于現場(chǎng)灌漿試驗的漿液水灰比以及摻合料、外加劑等的品種及其摻量應通過(guò)漿液試驗選擇，并應用于施工過(guò)程中。
    4.2 現場(chǎng)灌漿試驗
    （1）在灌漿區做灌漿試驗。
    （2）根據灌漿要求選定試驗孔布置方式、孔深、灌漿分段、灌漿壓力等試驗參數。


    （3）在每一灌漿試驗區內，按灌漿試驗大綱擬定的施工程序和方法進(jìn)行灌漿試驗檢查灌漿的效果，整理分析各序孔和檢查孔的單位吸水率、單位耗灰量等的試驗資料。
     5. 豆礫石層回填灌漿
    （1）回填灌漿鉆孔可在管片原有的灌漿孔上直接鉆孔，孔徑Φ48~75 mm，孔深深入巖石20cm。
    （2）遇有圍巖塌陷、溶洞、超挖較大等情況時(shí)，應制定特殊灌漿措施。
    （3）回填灌漿應按劃分的灌漿區段環(huán)間分序、環(huán)內加密的原則進(jìn)行，分序序數和分序方法應根據地質(zhì)情況和工程要求確定。
    （4）回填灌漿的壓力有外水洞段為0.2-0.8Mpa，無(wú)外水洞段為0.3-0.5Mpa視現場(chǎng)具體情況及洞壁變形觀(guān)測結果進(jìn)行調整。
    （5）回填灌漿漿液水灰比一序孔可灌注水灰比0.6（或0.5）:1的水泥漿，二序孔可灌注1:1和0.6（或0.5）:1兩個(gè)比級的水泥漿。
    （6）回填灌漿在規定的壓力下，灌漿孔停止吸漿，并繼續灌注5min即可結束。
    （7）回填灌漿因故中斷時(shí)，應及早恢復灌漿，中斷時(shí)間大于30min，應設法清洗至原孔深后恢復灌漿，此時(shí)若灌漿孔仍不吸漿，則應重新就近鉆孔進(jìn)行灌漿。
    （8）灌漿結束后，應排除鉆孔內積水和污物，采用濃漿將全孔封堵密實(shí)和抹平，露出襯砌管片表面的埋管應割除。
     6. 固結灌漿
     6.1鉆孔沖洗
    （1）固結灌漿灌漿孔均應進(jìn)行沖洗。采用風(fēng)水聯(lián)合沖洗或用導管通入大流量水流，從孔底向孔外沖洗的方法進(jìn)行沖洗；裂隙沖洗方法應根據不同的地質(zhì)條件，通過(guò)現場(chǎng)灌漿試驗確定。
    （2）沖洗壓力：沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，壓力超過(guò)1MPa時(shí)，采用1MPa；沖洗風(fēng)壓采用50%灌漿壓力，壓力超過(guò)0.5MPa，采用0.5MPa。
    （3）裂隙沖洗應沖至回水澄清后10min結束，且總的時(shí)間要求，單孔不少于30min，串通孔不少于2h。對回水達不到澄清要求的孔段，應繼續進(jìn)行沖洗，孔內殘存的沉積物厚度不得超過(guò)20cm。
    （4）當鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結束不足24h時(shí)，不得進(jìn)行裂隙沖洗。
    （5）灌漿孔（段）裂隙沖洗后，該孔（段）應立即連續進(jìn)行灌漿作業(yè)，因故中斷時(shí)間間隔超過(guò)24h者，應在灌漿前重新進(jìn)行裂隙沖洗。
     6.2壓水試驗
    （1）壓水試驗應在裂隙沖洗后進(jìn)行，采用"簡(jiǎn)易壓水"、"單點(diǎn)法"及"五點(diǎn)法"進(jìn)行壓水試驗。
    （2）簡(jiǎn)易壓水試驗應在裂隙沖洗后或結合裂隙沖洗進(jìn)行。壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時(shí)，采用1MPa；壓水20min，每5min測讀一次壓水流量，取最后的流量值作為計算流量，其成果以透水率表示。
    （3）固結灌漿的檢查孔的數量應不少于灌漿總孔數的5%。
     6.3漿液配比
     灌注純水泥漿液時(shí)，其水灰比一般為1∶1、0.8∶1、0.6（或0.5）∶1三個(gè)比級。
     6.4 灌漿壓力
     初步確定有外水洞段一序孔為0.5-1.2MPa，二序孔為1.0-2.0Mpa；無(wú)外水洞段一序孔為0.5-1.0MPa，二序孔為1.0-1.5Mpa。視現場(chǎng)具體情況及洞壁變形觀(guān)測結果進(jìn)行調整。
     采用循環(huán)式灌漿，壓力表應安裝在孔口回漿管路上；采用純壓式灌漿，壓力表應安裝在孔口進(jìn)漿管路上。壓力指針應小于灌漿壓力的20%，擺動(dòng)幅度做記錄。
     6.5 注漿順序
    (1) 注漿均按環(huán)間分序環(huán)內加密的原則進(jìn)行。
    (2)一般情況下，每一個(gè)灌漿孔采用全孔一次灌漿；若鉆孔遇突然涌水時(shí)應停止鉆進(jìn)，作為一個(gè)分段長(cháng)度進(jìn)行灌漿。
    (3) 灌漿方式宜采用循環(huán)式，也可采用純壓式。循環(huán)式灌漿的射漿管距孔底不得大于0.5m。
    6.6 漿液變換
     (1) 灌漿時(shí)，當灌漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少；或者吸漿量不變，壓力均勻升高時(shí)，灌漿工作應持續下去，不得改變水灰比。
     (2) 當某一比級漿液的灌入量已達300L（升）以上，灌注時(shí)間已達0.5h。此時(shí)灌漿壓力及吸漿量均無(wú)改變或改變不明顯，可加濃一級灌注。
     (3) 當注入量大于30L/min時(shí)，可視具體情況越級變濃。
     (4) 當采用最大濃度漿液施灌，注入率很大而不見(jiàn)減少時(shí)，可采用間歇灌漿法。
     (5) 灌漿過(guò)程中，由于改變漿液水灰比而使灌漿壓力突增或吸漿量突減，應立即查明原因，隨時(shí)調整。
     6.7 閉漿標準
     排氣孔出漿后，封閉排氣管。在設計壓力下，當注入率不大于0.4L/min，繼續灌注60min；或不大于1.0L/min，繼續灌注90min；可結束灌漿工作。
     6.8 封孔
    （1）灌漿作業(yè)孔和檢查孔結束后，應排除孔內稀漿和污物，采用壓力灌漿法進(jìn)行封孔，并將孔口抹平。倒孔和有涌水的孔必須采用壓力灌漿法封孔。
    （2）采用機械壓漿法封孔，利用原灌漿管灌入水灰比為0.5∶1的濃漿，采用1.0MPa的灌漿壓力，當注入率不大于1.0L/min，延續30min停止。
    7注意事項及特殊情況處理
    （1）灌漿工作必須連續進(jìn)行。若因故中斷，必須馬上處理，盡早恢復灌漿。如果中斷超過(guò)30min，則應進(jìn)行鉆孔稀漿（濃度高于水灰比2:1）沖洗；如沖洗無(wú)效，則應掃孔。如恢復灌漿后吸漿量急劇減少，且在極短時(shí)間內停止吸漿，則該段灌漿應視為不合格。
    （2）灌漿過(guò)程中如發(fā)現冒漿時(shí)，應視具體情況采用嵌縫、表面封堵、加濃漿液、間歇灌漿和降低壓力等方法處理。
    （3）當灌漿過(guò)程中發(fā)生串漿時(shí)，應采取下列措施處理：
    1）如被串孔正在鉆進(jìn)，應立即停鉆；
    2）如串漿量不大，可于灌漿的同時(shí)在被串孔內通入稀漿（濃度高于水灰比2:1），使水泥漿不致充填鉆孔；
    3）當串漿量大時(shí)，如條件可能，可與被串孔同時(shí)施灌，否則串漿孔可用塞子塞住,待灌漿孔灌漿結束后，竄漿孔再行掃孔、沖洗，而后繼續鉆進(jìn)和灌漿。
   （4）灌漿過(guò)程中，應當每隔一定時(shí)間測定漿液比重，灌漿結束時(shí)亦應測定漿液比重，并作出記錄。
   （5）全孔結束并經(jīng)檢驗合格后，及時(shí)做好封孔工作。
    8.結語(yǔ)
    TBM施工中豆礫石回填灌漿和固結灌漿，在國際II、III標長(cháng)達90km的隧洞中得到成功應用，作者提出的施工方法和論點(diǎn)供地下工程技術(shù)人員參考和借鑒。