某工程对TBM豆砾石回填灌浆检验标准的探索

(新疆伊犁河流域开发建设管理局， 乌鲁木齐 830000)

某工程对TBM豆砾石回填灌浆检验标准的探索

罗志鑫

(新疆伊犁河流域开发建设管理局， 乌鲁木齐 830000)

豆砾石回填灌浆技术作为TBM施工的主要施工环节之一，目前我国还没有相关规范参考，相关施工工艺尚在探索中。本文结合某工程TBM豆砾石回填灌浆质量检验情况，提出了适合该工程的检验标准，可供类似工程参考。

TBM； 豆砾石； 回填灌浆； 检验标准

1 前 言

TBM施工采用预制管片进行衬砌，混凝土预制管片与围岩壁间有8～10cm的空间，这部分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，要用粒径为5～10mm的豆砾石(碎石或卵石均可)通过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，使混凝土预制管片得到稳定，同时传递山岩压力或内水压力，使凝结的豆砾石和围岩形成整体。

在某隧洞施工中，总体围岩地质条件较差，也较为复杂。除了滑行段，Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段外，其他有、无外水土洞段和膨胀岩洞段、砂砾岩洞段普遍存在顶拱坍塌掉块现象，有些泥岩段还有缩径现象，造成部分洞段管片与围岩之间的空隙较小，豆砾石回填困难、灌浆效果不佳，大部分芯样强度达不到合同文件规定的C15的强度指标，豆砾石回填、灌浆工序质量评定工作因此无法正常进行。为了保证回填工作的顺利进行，并尽快推动质量评定工作的开展，须对豆砾石回填灌浆技术要求及检测标准进行调整，提出一个既满足工程安全要求，又便于现场施工质量控制，又能合理解释的切实可行的标准。

为确定TBM豆砾石回填灌浆检测标准，进行了豆砾石回填灌浆检测标准试验工作。在当时无现行规范可依的情况下，根据设计提出可能的检测方法。对满填满灌洞段芯样密实度、强度、压水、干容重进行试验，并对此前已取的芯样强度和压水、压浆结果进行具体分析。鉴于设计已发函要求回填灌浆改用32.5MP水泥，需试验用32.5MP水泥的豆砾石结石强度。借鉴掌鸠河工程和引黄工程试验方法，决定在15cm×15cm×15cm的试模中进行试验，根据试验强度再研究检测强度标准(前期使用的为特42.5MP水泥)。试验范围：TBM已掘进洞段，约9700m，其中滑行段1866m，掘进段Ⅱ、Ⅲ类围岩680m，其余均为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩洞段。

2 取芯情况

共取芯148个，包括压水孔取芯样26个，取芯至4565环。其中抗压强度大于15MPa的43个(顶拱回填砂浆芯样2个，纯水泥浆结石芯样14个，封孔砂浆芯样1个)，占试验芯样的68%，折算为28天抗压强度大于15MPa的21个，占试验芯样的33%；抗压强度大于10MPa的53个，占试验芯样的84%，折算为28天抗压强度大于10MPa的43个，占试验芯样的68%。

2.1 Ⅰ滑行段

滑行段共取芯39个，包括压水孔芯样2个。做抗压试验29个，抗压强度为4.4～30.9MPa，其中豆砾石回填灌浆芯样25个，抗压强度为4.4～27.5MPa；纯水泥结石芯样2个，抗压强度为15.8MPa、30.9MPa；顶拱回填砂浆芯样2个，抗压强度为16.1MPa和17.2MPa。抗压强度达到C15的22个(顶拱回填砂浆芯样2个，纯水泥浆结石芯样2个)，占试验芯样的76%，折算为28天抗压强度大于15MPa的10个，占试验芯样的16%；抗压强度达到C10的26个，占试验芯样的90%，折算为28天抗压强度大于10MPa的22个，占试验芯样的76%。

2.2 Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段

Ⅱ、Ⅲ类围岩洞段取芯14个，做抗压试验9个，抗压强度为4.9～38.8MPa。其中豆砾石回填灌浆芯样6个，抗压强度为4.9～22.5MPa；纯水泥结石芯样3个，抗压强度为22.8～38.8MPa。抗压强度大于15MPa的5个(纯水泥浆结石芯样3个)，占试验芯样的55.5%；抗压强度大于10MPa的6个，占试验芯样的66.6%。抗压强度最小的是2980环左中豆砾石回填灌浆芯样，抗压强度为4.9MPa，有渗水，其余芯样抗压强度都大于6MPa。

2.3 Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩洞段

Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩洞段取芯95个，可做抗压强度的芯样为34个(按灌浆层厚度大于等于8cm统计)，实做抗压试验芯样26个，抗压强度为2.2～26.5MPa，其中豆砾石回填灌浆芯样16个，抗压强度为2.2～26.5MPa；纯水泥结石芯样9个，抗压强度为16.5～62.9MPa；封孔砂浆芯样1个，抗压强度为41.3MPa。抗压强度最小的是2345环右上豆砾石回填芯样，抗压强度为2.2MPa，其余芯样抗压强度都大于8 MPa。抗压强度大于15MPa的16个(纯水泥结石芯样9个，封孔砂浆芯样1个)，占试验芯样的62%，折算为28天抗压强度大于15MPa的9个，占试验芯样的34.6%；抗压强度大于10MPa的20个，占试验芯样的77%，折算为28天抗压强度大于10MPa的17个，占试验芯样的65%。

3 压水试验情况

共做压水试验151个，其中滑行段共压水34个，38环顶压水不合格为13.6L，其余压水均满足合同要求，最小值为0L,平均2.78L；Ⅱ、Ⅲ类围岩段共压水14个，全部合格，最大值为8.4L，最小值为0L，平均值为2.54L；Ⅳ、Ⅴ类围岩段共压水77个，全部合格，最大值为10L，平均2.63L；Ⅵ类围岩洞室(即土洞段)共压水26个，全部合格，最大值为7.2L，最小值为0L，平均2L。

4 干容重

完成干容重试验37次，平均值为2022kg/cm3。其中无外水30个，最大值为 2129kg/cm3，最小值为1538kg/cm3；有外水7个，最大值为2129kg/cm3，最小值为1741kg/cm3。

a.密实度好的豆砾石芯样20个，最大值为2206kg/cm3，最小值为1835kg/cm3，平均值为2062.75kg/cm3；密实度一般的豆砾石芯样9个，最大值为2176kg/cm3，最小值为1890kg/cm3，平均值为2077kg/cm3；密实度差的豆砾石芯样1个，干容重为1538kg/cm3。

b.砂浆芯样2个，分别为2111kg/cm3和2020kg/cm3，平均2065.5kg/cm3。

c.密实度好的水泥结石芯样3个，最大值为1568kg/cm3，最小值1551kg/cm3，平均1552.3kg/cm3；密实度一般的水泥结石芯样2个，分别为1812kg/cm3和1620kg/cm3，平均1716kg/cm3。

5 32.5水泥试验情况

所取PO32.5 水泥分别进行水灰比0.55、0.60、0.70 灌浆试验，0.55 水灰比混凝土试件150mm立方体7d 抗压强度9.8MPa、28d 抗压强度13.9MPa，7d 芯样抗压强度最大值为7.9MPa，最小值为6.7MPa，28d 芯样抗压强度最大值为11.9MPa，最小值为8.5MPa，干密度最大值为2003kg/m3，最小值为1934kg/m3，平均值1965kg/m3。见下表。

水泥试验情况表

6 试验结果分析

a.压水检验较易达到，在规定压力下，初始10min内注入量不超过10L，即为合格。共做压水检验151次，只有一个不合要求，达到5L以下的有128个。在Ⅱ、Ⅲ类围岩中压水一般不超过5L，在151个压水中有23个超过5L，主要集中在Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩洞段。

b.从干容重的分析可以看出，密实度好的芯样干容重相对较大，豆砾石结石芯样干容重大于水泥结石芯样干容重。 豆砾石结石芯样干容重平均为2054.644kg/cm3，水泥结石芯样干容重为1617.8kg/cm3。

c.通过取芯检查灌浆密实度情况，可对豆砾石回填灌浆填满管片与围岩间隙的检查采用芯样外观质量来评定。

d.芯样强度方面，采用PO32.5水泥，28d芯样抗压强度最大值11.9MPa，而根据现场试验可以看到纯水泥芯样在所取芯样中为数不少，尤其是Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩洞段，显然要达到合同文件规定的C15的强度指标十分困难。

7 豆砾石回填灌浆检验标准调整办法

通过对试验段豆砾石回填灌浆质量检验资料的认真分析，结合TBM已揭露实际地质情况，该工程对豆砾石回填灌浆检验标准进行了调整，采取豆粒石充填灌浆完成后，进行压浆实验和钻孔取芯检查。

7.1 压浆检查

a.隧洞每200m长度进行4次，在灌浆7天后进行。

b.钻孔直径48mm，钻孔底部至岩面的豆粒石灌浆厚度不小于3cm。

c.在0.3MPa的压力下，用水灰比1∶1的浆液，10min内注入量不超过5L，即为合格。

7.2 钻孔取芯检查

a.隧洞每200m长度取4个，纯水泥浆灌浆28天后进行，浆液中添加粉煤灰的灌浆段在灌浆结束90天后进行。

b.根据灌浆资料，按照相对均匀和重点抽查薄弱部位的原则布置取芯孔位，底部取1个砂浆芯样，顶侧取3个芯样。

c.芯样直径为50mm或75mm，制成长径比为1∶1的试件，做抗压强度试验，若标准立方体试件抗压强度大于10N/mm即为合格。

d.对于取出的芯样无法制成1∶1的试件，无法进行抗压强度试验的，其表观十分密实即为合格。

7.3 补灌

a.补灌在钻孔取芯部位进行，补灌不合格孔分上、下、左、右四孔进行。

b.先灌注原不合格孔位，再灌注补灌孔。

c.单孔灌浆压力与正常回填灌浆孔一致，即在规定压力下10min内吃浆量不大于5L即可结束该孔灌浆。

d.补灌达到龄期后，在补灌位置前后10m范围内，按前述方法重新取一断面钻孔取芯或压浆检查，直至该段灌浆达到合格标准为止。

8 结 语

a.通过豆砾石回填灌浆技术要求及标准进行调整，保证了回填工作的顺利进行，并推动了质量评定工作。

b.质量检测标准对把控工程质量是非常重要的，应按规范进行，在无规范及相关经验的情况下应根据设计提出的质量要求执行。进行调整须经参建四方认真研究，同时经设计部门和有关专家审定，并报送质量监督机构批准。

c.该隧洞工程对豆砾石灌浆的质量检查标准的制定仅适用于该工程，对于豆砾石回填灌浆质量检测标准需在今后的工程实践中继续探索完善。

d.目前此工程已安全运行5年，通过隧洞安全监测及多次进洞检查并无异常情况出现，也证明对此工程制定的质量检验标准是切实可行的。

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