第1个回答 2023-01-22
“豆砾石回填灌浆”是TBM法中采用的一项施工技术，在国内“引大”工程（甘肃省引大通河入秦王川工程）和“引黄入晋”工程（山西省引黄河水到太原和大同）均采用这一施工技术。随着工程建设的发展，部份长隧洞工程必将选用全断面掘进机施工，当地质条件复杂，岩石较软而破碎时，必将选用全护盾式或双护盾式掘进机施工，混凝土预制构体衬砌，必然要用豆砾石回填并灌浆固结，俗称TBM法。为让工程局人士对这一工程技术内含有些了解，这里将介绍豆砾石回填灌浆的应用范围，豆砾石回填灌浆的施工工艺，豆砾石回填灌浆的质量影响因素和质量检查方法。最后对豆砾石回填灌浆的一些个人浅见，以餮读者。
一、豆砾石回填灌浆的应用范围
豆砾石回填灌浆适用于隧洞很长，不便于采用钻爆法施工，采用双护盾式掘进机开挖，混凝土预制构件衬砌的工程。
预制构件是在后护盾内由机械手安装，构件外壁与护盾间有一定的空隙。护盾壁厚4-5cm，后护盾与围岩壁间又有2～3cm间隙，因此，混凝土预制构件与围岩壁间就形成了8～10cm的空间，这部份空间与洞内仅有几个构件的吊装孔相通，为了稳定混凝土预制构件，将粒径为5～10mm的豆砾石（碎石或卵石均可）用高压风从吊装孔喷入，填充混凝土预制构件与围岩间的空间，然后进行灌浆，凝结豆砾石，使混凝土预制构件得到稳定，同时传递山岩压力或内水压力，（对有压隧洞）使混凝土预制构件，凝结的豆砾石和围岩形成整体，这就是豆砾石回填灌浆。
豆砾石回填灌浆，目前我国还没有规范为依据，也没有成熟的经验为借鉴，施工工艺尚在探索中，因此，有人叫豆砾石回填灌浆，有人叫豆砾石回填与灌浆，前者视为一个工序，后者视为两个工序。
回填灌浆的定义是前一工序施工后，余下的空间没有任何介质，用另一种物质采用灌浆的方法去充填余下的空间。而掘进机开挖，混凝土预制构件衬砌后，构件外的空间首先为豆砾石填充，然后才用水泥浆固结，将松散的豆砾石凝结为整体，与压浆混凝土相似，因此不能视为回填灌浆。
但压浆混凝土规范中有许多规定与豆砾石灌浆的要求不符合：一是骨料粒径要求不同；二是压浆混凝土的段长是有限的，两端封闭，从下而上压力灌浆。而豆砾石灌浆，浆液泳动范围是不定的。故借用压浆混凝土规范也不全适宜。因此，豆砾石灌浆应另行编写规范来规定豆砾石灌浆的施工工艺。
二、豆砾石灌浆的施工工艺
豆砾石回填灌浆分为两个工序进行，因此应称为豆砾石回填与灌浆。
混凝土预制构件在双护盾式掘进机的后护盾内安装好后，掘进机的辅助推力油缸就顶紧混凝土预制构件（双护盾掘进机的前护盾，紧贴岩壁并随掘进机开挖同时前进，其推力由在前护盾内的主推进油缸提供，主推进油缸的反力由设在后护盾前端的夹具盾——国内称水平支撑，撑紧洞壁而产生的磨擦力平衡，辅助推力油缸的另一端固定在夹具盾上，它也能起到一定的推力作用，故称辅助推力油缸）。当一个行程掘进完后，在主推力油缸和辅助推力油缸的共同作用下，后护盾和夹具盾前移，混凝土预制构件离开后护盾，后面与已回填了豆砾石的预制构件通过连接杆相连接，前面与尚在护盾内的混凝土预制构件也通过连接杆相连接，构件底部悬空，此时就立即回填豆砾石，以支撑混凝土预制构件，同时由下而上回填侧面和顶部空间的豆砾石，使混凝土预制构件得到稳定，当预制构件安装了一定长度后（视机型和结构而定），先对底部豆砾石进行灌浆，一般长度是8～12米。如长度大于预留空间，底部未灌浆的混凝土预制构件将被掘进机的后配套遮蔽，不能灌浆，需待后配套设备过完后才能灌浆。侧边和顶部视混凝土预制构件的止浆效果和随机灌浆设备的能力而实施灌浆范围，如果止浆效果差，对侧边进行灌浆，漏浆有可能淹没后配套下面的轶道而造成跳道事故。如灌浆能力不强，在后配套设备的后面只能先灌侧边，顶部留到开挖完后或停机时再进行补灌，这样对灌浆质量将有一定影响。
底部灌浆时，距后护盾很远，而后护盾边缘没有设置止浆环，因此压力不能过大，一般是以下浆量控制，即计算好需浆量，灌完即停，故底部灌浆常不很密实，这是值得探讨的问题。
豆砾石灌浆没有分段，也没有设置隔离环，浆液在豆砾石中是自泳状态，大部份浆液以渗透的形式渗入豆砾石中，而豆砾石的密度又是不均匀的，因而会出现密度小处浆满，密度大的区域疏松的现象。
三、豆砾石灌浆质量的影响因素和检查方法
豆砾石回填与灌浆质量的影响因素很多，分述如下：
1、掘进机施工的影响
掘进机开挖隧洞是利用刀盘上按一定坐标位置和轨距排列的盘形滚刀在刀盘的带动下，随着刀盘公转，滚刀本身又自转，借助主推进油缸强大的推力，在岩面上滚动的同时楔入岩石。楔入深度叫切深。当切深达到一定深度时，楔入过程中所积蓄的能量突然释放使岩石崩落从而达到破岩的目的。而刀刃楔入岩石的初期，刃口下的岩石被刀具碾压成粒径极小的颗粒或粉状，崩落的岩碴块度也很小。部份岩粉附在隧洞周边岩石上，另有部份片状岩块不为出碴设备铲走落在洞底，掘进机前进时，前护盾将小石片碾成粉末，因此底部岩粉较厚，有时达2～3厘米，如地下水较丰富时，周边岩粉也会集中到底部，此时底部岩粉更厚，甚至充满底部空间，地下水少时，周边也有3～5毫米厚的岩粉。混凝土预制构件离开后护盾后下沉，底部间隙很小，豆砾石不易进入，底部填不满。由于上述原因，严重影响底部的灌浆质量。根据已建工程钻孔检查，底部均有岩粉，有时无一粒豆砾石，仅有纯水泥浆或岩粉的混合物。当地下水较丰富时，岩粉成浆糊状或沉积成岩粉块，或与少量豆砾石凝结，水泥浆液不能渗入，因此隧洞底部灌浆质量大部份较差。侧边岩壁因有岩粉，灌浆层不能与围岩粘接。
顶部的情况比较复杂：
岩石上附有岩粉，不如底部多，也不会凝结，但顶部豆砾石填不满，形成自由空间，由于掘进机开挖速度很快，平均日进尺约40米（对直径4～6米的掘进机而言，大断面掘进机较慢）混凝土预制构件安装、豆砾石回填也以相同的速度前进，速度快时，日进尺可达60～80米。而灌浆不仅受到设备的限制，还受到灌浆材料供给的影响，因此，顶部一般都是开挖后很久才补灌浆。
顶部虽然岩粉较少，但因长时间没有灌浆，在运输机械的振动下，少量岩粉落在已回填的豆砾石表面上，形成较薄的一层隔离层，灌浆时就出现一个夹层带或浆液渗不到豆砾石内，形成隔离层上是纯水泥浆结块，隔离层下豆砾石疏松，已建的某工程，多次出现上述情况。而疏松层又成封闭状态，实践证明，补灌浆很难填满疏松的豆砾石的空间。
当围岩较破碎时，已开挖的洞段由于机械运行的振动，部份疏松石块、石屑将掉在豆砾石面上或预制构件上，（因时间过长，豆砾石下沉顶部无豆砾石）因破碎围岩强度很低，，水泥浆将破碎岩块石屑凝结后，强度也很底，对隧洞的整体结构都有一定影响。由于顶部灌浆的滞后，还带来其他一些影响豆砾石灌浆质量的因素。