某工程對TBM豆礫石回填灌漿檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的探索

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局， 烏魯木齊 830000)

某工程對TBM豆礫石回填灌漿檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的探索

羅志鑫

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局， 烏魯木齊 830000)

豆礫石回填灌漿技術(shù)作為TBM施工的主要施工環(huán)節(jié)之一，目前我國還沒有相關(guān)規(guī)范參考，相關(guān)施工工藝尚在探索中。本文結(jié)合某工程TBM豆礫石回填灌漿質(zhì)量檢驗(yàn)情況，提出了適合該工程的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，可供類似工程參考。

TBM； 豆礫石； 回填灌漿； 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1 前 言

TBM施工采用預(yù)制管片進(jìn)行襯砌，混凝土預(yù)制管片與圍巖壁間有8～10cm的空間，這部分空間與洞內(nèi)僅有幾個構(gòu)件的吊裝孔相通。為了穩(wěn)定混凝土預(yù)制構(gòu)件，要用粒徑為5～10mm的豆礫石(碎石或卵石均可)通過高壓風(fēng)從吊裝孔噴入，填充混凝土預(yù)制構(gòu)件與圍巖間的空間，然后進(jìn)行灌漿，凝結(jié)豆礫石，使混凝土預(yù)制管片得到穩(wěn)定，同時傳遞山巖壓力或內(nèi)水壓力，使凝結(jié)的豆礫石和圍巖形成整體。

在某隧洞施工中，總體圍巖地質(zhì)條件較差，也較為復(fù)雜。除了滑行段，Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段外，其他有、無外水土洞段和膨脹巖洞段、砂礫巖洞段普遍存在頂拱坍塌掉塊現(xiàn)象，有些泥巖段還有縮徑現(xiàn)象，造成部分洞段管片與圍巖之間的空隙較小，豆礫石回填困難、灌漿效果不佳，大部分芯樣強(qiáng)度達(dá)不到合同文件規(guī)定的C15的強(qiáng)度指標(biāo)，豆礫石回填、灌漿工序質(zhì)量評定工作因此無法正常進(jìn)行。為了保證回填工作的順利進(jìn)行，并盡快推動質(zhì)量評定工作的開展，須對豆礫石回填灌漿技術(shù)要求及檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，提出一個既滿足工程安全要求，又便于現(xiàn)場施工質(zhì)量控制，又能合理解釋的切實(shí)可行的標(biāo)準(zhǔn)。

為確定TBM豆礫石回填灌漿檢測標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了豆礫石回填灌漿檢測標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工作。在當(dāng)時無現(xiàn)行規(guī)范可依的情況下，根據(jù)設(shè)計提出可能的檢測方法。對滿填滿灌洞段芯樣密實(shí)度、強(qiáng)度、壓水、干容重進(jìn)行試驗(yàn)，并對此前已取的芯樣強(qiáng)度和壓水、壓漿結(jié)果進(jìn)行具體分析。鑒于設(shè)計已發(fā)函要求回填灌漿改用32.5MP水泥，需試驗(yàn)用32.5MP水泥的豆礫石結(jié)石強(qiáng)度。借鑒掌鳩河工程和引黃工程試驗(yàn)方法，決定在15cm×15cm×15cm的試模中進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)強(qiáng)度再研究檢測強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)(前期使用的為特42.5MP水泥)。試驗(yàn)范圍：TBM已掘進(jìn)洞段，約9700m，其中滑行段1866m，掘進(jìn)段Ⅱ、Ⅲ類圍巖680m，其余均為Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖洞段。

2 取芯情況

共取芯148個，包括壓水孔取芯樣26個，取芯至4565環(huán)。其中抗壓強(qiáng)度大于15MPa的43個(頂拱回填砂漿芯樣2個，純水泥漿結(jié)石芯樣14個，封孔砂漿芯樣1個)，占試驗(yàn)芯樣的68%，折算為28天抗壓強(qiáng)度大于15MPa的21個，占試驗(yàn)芯樣的33%；抗壓強(qiáng)度大于10MPa的53個，占試驗(yàn)芯樣的84%，折算為28天抗壓強(qiáng)度大于10MPa的43個，占試驗(yàn)芯樣的68%。

2.1 Ⅰ滑行段

滑行段共取芯39個，包括壓水孔芯樣2個。做抗壓試驗(yàn)29個，抗壓強(qiáng)度為4.4～30.9MPa，其中豆礫石回填灌漿芯樣25個，抗壓強(qiáng)度為4.4～27.5MPa；純水泥結(jié)石芯樣2個，抗壓強(qiáng)度為15.8MPa、30.9MPa；頂拱回填砂漿芯樣2個，抗壓強(qiáng)度為16.1MPa和17.2MPa。抗壓強(qiáng)度達(dá)到C15的22個(頂拱回填砂漿芯樣2個，純水泥漿結(jié)石芯樣2個)，占試驗(yàn)芯樣的76%，折算為28天抗壓強(qiáng)度大于15MPa的10個，占試驗(yàn)芯樣的16%；抗壓強(qiáng)度達(dá)到C10的26個，占試驗(yàn)芯樣的90%，折算為28天抗壓強(qiáng)度大于10MPa的22個，占試驗(yàn)芯樣的76%。

2.2 Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段

Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞段取芯14個，做抗壓試驗(yàn)9個，抗壓強(qiáng)度為4.9～38.8MPa。其中豆礫石回填灌漿芯樣6個，抗壓強(qiáng)度為4.9～22.5MPa；純水泥結(jié)石芯樣3個，抗壓強(qiáng)度為22.8～38.8MPa。抗壓強(qiáng)度大于15MPa的5個(純水泥漿結(jié)石芯樣3個)，占試驗(yàn)芯樣的55.5%；抗壓強(qiáng)度大于10MPa的6個，占試驗(yàn)芯樣的66.6%。抗壓強(qiáng)度最小的是2980環(huán)左中豆礫石回填灌漿芯樣，抗壓強(qiáng)度為4.9MPa，有滲水，其余芯樣抗壓強(qiáng)度都大于6MPa。

2.3 Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖洞段

Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖洞段取芯95個，可做抗壓強(qiáng)度的芯樣為34個(按灌漿層厚度大于等于8cm統(tǒng)計)，實(shí)做抗壓試驗(yàn)芯樣26個，抗壓強(qiáng)度為2.2～26.5MPa，其中豆礫石回填灌漿芯樣16個，抗壓強(qiáng)度為2.2～26.5MPa；純水泥結(jié)石芯樣9個，抗壓強(qiáng)度為16.5～62.9MPa；封孔砂漿芯樣1個，抗壓強(qiáng)度為41.3MPa。抗壓強(qiáng)度最小的是2345環(huán)右上豆礫石回填芯樣，抗壓強(qiáng)度為2.2MPa，其余芯樣抗壓強(qiáng)度都大于8 MPa。抗壓強(qiáng)度大于15MPa的16個(純水泥結(jié)石芯樣9個，封孔砂漿芯樣1個)，占試驗(yàn)芯樣的62%，折算為28天抗壓強(qiáng)度大于15MPa的9個，占試驗(yàn)芯樣的34.6%；抗壓強(qiáng)度大于10MPa的20個，占試驗(yàn)芯樣的77%，折算為28天抗壓強(qiáng)度大于10MPa的17個，占試驗(yàn)芯樣的65%。

3 壓水試驗(yàn)情況

共做壓水試驗(yàn)151個，其中滑行段共壓水34個，38環(huán)頂壓水不合格為13.6L，其余壓水均滿足合同要求，最小值為0L,平均2.78L；Ⅱ、Ⅲ類圍巖段共壓水14個，全部合格，最大值為8.4L，最小值為0L，平均值為2.54L；Ⅳ、Ⅴ類圍巖段共壓水77個，全部合格，最大值為10L，平均2.63L；Ⅵ類圍巖洞室(即土洞段)共壓水26個，全部合格，最大值為7.2L，最小值為0L，平均2L。

4 干容重

完成干容重試驗(yàn)37次，平均值為2022kg/cm3。其中無外水30個，最大值為 2129kg/cm3，最小值為1538kg/cm3；有外水7個，最大值為2129kg/cm3，最小值為1741kg/cm3。

a.密實(shí)度好的豆礫石芯樣20個，最大值為2206kg/cm3，最小值為1835kg/cm3，平均值為2062.75kg/cm3；密實(shí)度一般的豆礫石芯樣9個，最大值為2176kg/cm3，最小值為1890kg/cm3，平均值為2077kg/cm3；密實(shí)度差的豆礫石芯樣1個，干容重為1538kg/cm3。

b.砂漿芯樣2個，分別為2111kg/cm3和2020kg/cm3，平均2065.5kg/cm3。

c.密實(shí)度好的水泥結(jié)石芯樣3個，最大值為1568kg/cm3，最小值1551kg/cm3，平均1552.3kg/cm3；密實(shí)度一般的水泥結(jié)石芯樣2個，分別為1812kg/cm3和1620kg/cm3，平均1716kg/cm3。

5 32.5水泥試驗(yàn)情況

所取PO32.5 水泥分別進(jìn)行水灰比0.55、0.60、0.70 灌漿試驗(yàn)，0.55 水灰比混凝土試件150mm立方體7d 抗壓強(qiáng)度9.8MPa、28d 抗壓強(qiáng)度13.9MPa，7d 芯樣抗壓強(qiáng)度最大值為7.9MPa，最小值為6.7MPa，28d 芯樣抗壓強(qiáng)度最大值為11.9MPa，最小值為8.5MPa，干密度最大值為2003kg/m3，最小值為1934kg/m3，平均值1965kg/m3。見下表。

水泥試驗(yàn)情況表

6 試驗(yàn)結(jié)果分析

a.壓水檢驗(yàn)較易達(dá)到，在規(guī)定壓力下，初始10min內(nèi)注入量不超過10L，即為合格。共做壓水檢驗(yàn)151次，只有一個不合要求，達(dá)到5L以下的有128個。在Ⅱ、Ⅲ類圍巖中壓水一般不超過5L，在151個壓水中有23個超過5L，主要集中在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖洞段。

b.從干容重的分析可以看出，密實(shí)度好的芯樣干容重相對較大，豆礫石結(jié)石芯樣干容重大于水泥結(jié)石芯樣干容重。 豆礫石結(jié)石芯樣干容重平均為2054.644kg/cm3，水泥結(jié)石芯樣干容重為1617.8kg/cm3。

c.通過取芯檢查灌漿密實(shí)度情況，可對豆礫石回填灌漿填滿管片與圍巖間隙的檢查采用芯樣外觀質(zhì)量來評定。

d.芯樣強(qiáng)度方面，采用PO32.5水泥，28d芯樣抗壓強(qiáng)度最大值11.9MPa，而根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)可以看到純水泥芯樣在所取芯樣中為數(shù)不少，尤其是Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖洞段，顯然要達(dá)到合同文件規(guī)定的C15的強(qiáng)度指標(biāo)十分困難。

7 豆礫石回填灌漿檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整辦法

通過對試驗(yàn)段豆礫石回填灌漿質(zhì)量檢驗(yàn)資料的認(rèn)真分析，結(jié)合TBM已揭露實(shí)際地質(zhì)情況，該工程對豆礫石回填灌漿檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了調(diào)整，采取豆粒石充填灌漿完成后，進(jìn)行壓漿實(shí)驗(yàn)和鉆孔取芯檢查。

7.1 壓漿檢查

a.隧洞每200m長度進(jìn)行4次，在灌漿7天后進(jìn)行。

b.鉆孔直徑48mm，鉆孔底部至巖面的豆粒石灌漿厚度不小于3cm。

c.在0.3MPa的壓力下，用水灰比1∶1的漿液，10min內(nèi)注入量不超過5L，即為合格。

7.2 鉆孔取芯檢查

a.隧洞每200m長度取4個，純水泥漿灌漿28天后進(jìn)行，漿液中添加粉煤灰的灌漿段在灌漿結(jié)束90天后進(jìn)行。

b.根據(jù)灌漿資料，按照相對均勻和重點(diǎn)抽查薄弱部位的原則布置取芯孔位，底部取1個砂漿芯樣，頂側(cè)取3個芯樣。

c.芯樣直徑為50mm或75mm，制成長徑比為1∶1的試件，做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，若標(biāo)準(zhǔn)立方體試件抗壓強(qiáng)度大于10N/mm即為合格。

d.對于取出的芯樣無法制成1∶1的試件，無法進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的，其表觀十分密實(shí)即為合格。

7.3 補(bǔ)灌

a.補(bǔ)灌在鉆孔取芯部位進(jìn)行，補(bǔ)灌不合格孔分上、下、左、右四孔進(jìn)行。

b.先灌注原不合格孔位，再灌注補(bǔ)灌孔。

c.單孔灌漿壓力與正常回填灌漿孔一致，即在規(guī)定壓力下10min內(nèi)吃漿量不大于5L即可結(jié)束該孔灌漿。

d.補(bǔ)灌達(dá)到齡期后，在補(bǔ)灌位置前后10m范圍內(nèi)，按前述方法重新取一斷面鉆孔取芯或壓漿檢查，直至該段灌漿達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)為止。

8 結(jié) 語

a.通過豆礫石回填灌漿技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，保證了回填工作的順利進(jìn)行，并推動了質(zhì)量評定工作。

b.質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)對把控工程質(zhì)量是非常重要的，應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行，在無規(guī)范及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的情況下應(yīng)根據(jù)設(shè)計提出的質(zhì)量要求執(zhí)行。進(jìn)行調(diào)整須經(jīng)參建四方認(rèn)真研究，同時經(jīng)設(shè)計部門和有關(guān)專家審定，并報送質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)。

c.該隧洞工程對豆礫石灌漿的質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)的制定僅適用于該工程，對于豆礫石回填灌漿質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)需在今后的工程實(shí)踐中繼續(xù)探索完善。

d.目前此工程已安全運(yùn)行5年，通過隧洞安全監(jiān)測及多次進(jìn)洞檢查并無異常情況出現(xiàn)，也證明對此工程制定的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是切實(shí)可行的。

Exploration of a Project on TBM Pea Gravel Backfill Grouting Test Standards

LUO Zhi-xin

(XinjiangIliRiverBasinDevelopmentandConstructionAuthority,Urumqi830000,China)

There is no relevant regulation reference for pea gravel backfill grouting technology, which is one of the main steps in TBM construction. Relevant construction process is still under exploration. Test standards suitable for the project are proposed by utilizing TBM pea gravel backfill grouting quality test condition of a project, thereby providing reference for similar projects.

TBM; pea gravel; backfill grouting; inspection standard

TV523

A

1005-4774(2014)04-0024-03