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TBM豆砾石回填灌浆施工方案(十八局)(修改8-27)5目录1.工程概述........................................................................................................................ (2)1.1工程概况........................................................................................................................ .. (2)1.2工程地质与水文地质概况 (2)1.3工程特点........................................................................................................................ .. (2)2.编制依据........................................................................................................................ (3)3.豆砾石回填灌浆方案的背景 (3)3.1设备特点........................................................................................................................ .. (4)3.2同步注水泥砂浆存在的问题 (4)3.3豆砾石吹填灌浆方案及优势 (4)4.施工工艺........................................................................................................................ (5)4.1工艺流程图........................................................................................................................ . (5)4.2预留孔编序号........................................................................................................................ (5)4.3.豆砾石回填施工 (7)4.4水泥浆填充施工........................................................................................................................144.5灌浆孔封堵........................................................................................................................ .. (17)4.6特殊情况处理........................................................................................................................ . (17)5.回填材料........................................................................................................................ . (17)5.1水泥........................................................................................................................ .. (17)5.2 砂........................................................................................................................ .. (17)5.3 豆砾石........................................................................................................................ (17)5.4 水........................................................................................................................ .. (17)5.5 添加剂........................................................................................................................ (18)6.回填灌浆设备........................................................................................................................ .. (18)7.劳动力组成........................................................................................................................ (18)8. 质量控制........................................................................................................................ (19)9.施工安全........................................................................................................................ . (19)10.施工环境........................................................................................................................ .. (21)1.工程概述1.1工程概况重庆轨道交通六号线二期工程铜锣山隧道工程位于重庆市南岸区，与轨道交通六号线一期工程起点相接。
输水隧洞TBM豆砾石回填灌浆施工工艺探讨［摘要］豆砾石回填及灌浆技术是全断面掘进施工（TBM）中最重要的一环，决定了隧洞成型质量，是TBM施工项目成败的关键工艺。
文章以引绰济辽工程输水隧洞施工项目为例，通过室内外回填灌浆工艺试验，结合引绰济辽工程实际，对豆砾石回填与灌浆施工工艺进行了研究和改进，对于类似水工隧洞TBM豆砾石回填及灌浆施工项目具有一定的指导和借鉴意义。
［关键词］TBM施工；豆砾石回填灌浆；工艺试验；输水隧洞；引绰济辽工程0 引言TBM具有掘进速度快、安全稳定等优点，在铁路、水利、公路等隧洞开挖过程中广泛应用。
掘进、预制管片衬砌以及豆砾石回填灌浆是TBM施工过程中的3个主要控制环节，其中豆砾石回填灌浆技术是决定隧洞成型质量的关键因素，对于工程质量具有重要影响[1-4]。
现行的豆砾石回填灌浆技术存在的缺陷：1）灌浆不均匀，密实度不足，强度降低，影响管片背部混凝土的整体性；2）后续补灌工作不仅容易对预制管片造成损伤，降低支护强度，同时会增加相应的维护保养成本；3）若封闭措施不及时造成漏浆，则会影响灌浆质量和现场施工，对围岩固结极为不利，其回填灌浆层的传力效果将大打折扣[5-10]。
豆砾石级配和灌浆液配合比的合理选择是保证该工序的重要条件，虽然我国在TBM施工技术实际运用过程中已经积累了一些宝贵经验，但仍有许多问题仍未解决。
1 工程背景引绰济辽工程输水工程隧洞段二标段工程总长度为58.505km，纵向坡比为0.1%，其中适宜TBM掘进施工长度为38.167km，其余洞段由于地质条件等原因采用钻爆法进行施工。
施工洞段的主要围岩类别为Ⅱ类、Ⅲ类，岩性主要以黑云石英片岩、角闪片岩、变质安山岩、玄武岩、砂岩等为主，部分洞段富水。
TBM 开挖设计断面为直径5.5m的圆形，预制混凝土管片内径为4.6m，外径为5.2 m，强度为C50或C60，采用豆砾石回填灌浆法对预制混凝土管片和围岩之间的空隙进行密实填充。
豆砾石回填操作规程
豆砾石回填是双护盾模式TBM在管片衬砌成型后，减小管片变形量的重要环节。
豆砾石回填的及时性和饱满率是比较重要的两个方面，为了保证回填的规范性，现制定操作规程如下：
1、首选检查选择的吹填孔是否为空的，选择正确的吹填位置。
同事保证连接的管路牢固可靠。
2、启动设备前，应首先检查设备（空压机、豆砾石泵）的完好性，如空压机是否进水、滤芯是否堵塞、豆砾石泵装配是否完好、豆砾石管路是否连接等。
3、确认设备无问题后，启动空压机运转2分钟，检查空压机工作是否正常。
4、空压机运转正常后，往豆砾石管路供风，供风时检查管路是否通畅，并检查是否有漏气现象。
5、确认管路无问题后，开始吹填豆砾石。
吹填时要注意观察管路有无泄漏，一旦爆管要立即停止吹填作业。
正常吹填时要随时确认是否填满，注满后要尽快停止吹填，防止堵管。
6、前方吹填豆砾石的人员要佩戴完整的防护用具，并与豆砾石管保持一定的安全距离
7、吹填完成后，先停止豆砾石泵，待管内豆砾石基本清空后再停止供风。
豆砾石对管壁的磨损很严重，所以在每环吹填完成后都要检查管路的可靠性，一般软管可采用按压的方式、硬管采用敲击的方式进行
检查，对磨损严重的管路要及时更换。
豆砾石回填灌浆、固结灌浆、超前钻孔灌浆、排水孔（管）技术要求XX调水总干渠引水隧洞工程进口管片衬砌段豆砾石回填灌浆、固结灌浆超前钻孔灌浆、排水孔（管）等技术要求XX勘测设计研究有限责任公司二O 年月批准：审定：审查：校核：编制：目录1回填灌浆、固结灌浆、超前钻孔灌浆技术要求 01.1总则 01.2.灌浆目的、孔位布置、钻孔顺序及原则 01.3.豆砾石回填灌浆技术要求 (1)1.4.钻孔和固结灌浆技术要求 (4)1.5.超前钻孔预注浆技术要求 (12)2豆砾石回填灌浆封闭环技术要求 (20)2.1设计原则和必要性 (20)2.2施工工艺 (20)2.3灌浆要求 (20)2.4质量检查 (21)2.5完工验收 (21)3排水管制作与安装 (21)3.1说明 (21)3.2材料的性能指标 (22)3.3排水管的制作和安装 (22)3.4质量检查 (22)3.5完工验收 (23)XX调水总干渠引水隧洞工程进口段管片衬砌段、豆砾石回填灌浆、固结灌浆超前钻孔灌浆、排水孔（管）等技术要求1回填灌浆、固结灌浆、超前钻孔灌浆技术要求1.1总则1.1.1 本节技术要求适用于XX调水总干渠引水隧洞工程进口主洞段（桩号K3+038~K12+000）。
1.1.2 超前钻孔预注浆或钢花管或导管注浆超前加固等措施适用于进口段TBM施工中的IV、V类围岩、断层破碎带、高外水洞段等需要灌浆堵水和加固围岩的洞段（由施工单位提交施工预案，设计审查，监理和业主批准后实施）。
1.1.3 承包人在施工工地应进行现场单、双液注浆试验，并配有试验室。
1.1.4 凡本技术要求与合同文件、施工图纸等设计文件有矛盾之处，以本技术要求有关条款为准。
1.1.5 本技术要求在试行过程中如有错、漏、碰或不妥之处，由XX勘测设计研究有限责任公司水工处负责解释。
1.2. 灌浆目的、孔位布置、钻孔顺序及原则1.2.1 TBM施工洞段豆砾石回填灌浆执行本技术要求第1.3条有关内容设计要求和验收标准。
TBM隧洞豆砾石回填灌浆施工工法一、前言在隧道建设中，隧洞的回填灌浆施工是一项关键的工序，它能够提供支护、固结和封闭隧道，确保其稳定性和安全性。
TBM隧洞豆砾石回填灌浆施工工法是一种高效、快速、经济的施工工法，本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例进行详细介绍。
二、工法特点TBM隧洞豆砾石回填灌浆施工工法通过运用盾构机和回填灌浆设备，将豆砾石填充到隧洞空腔中，并进行灌浆固结。
该工法具有以下特点：1. 高效快速：采用机械化施工方式，能够快速进行豆砾石回填和灌浆作业，有效缩短施工周期。
2. 灵活适应：该工法适用于各种地质条件和隧洞类型，能够应对不同的土层和岩层情况。
3. 节约成本：豆砾石是一种廉价的填充材料，相比于传统的支护材料成本更低，能够节约施工成本。
4. 提高安全性：通过豆砾石回填和灌浆固结，能够有效提高隧洞的稳定性和安全性。
三、适应范围TBM隧洞豆砾石回填灌浆施工工法适用于以下工程类型：1. 地铁隧道：地铁隧道是该工法的主要应用领域，能够适用于各种地质条件和隧洞断面形状。
2. 公路隧道：在公路隧道建设中，该工法可以提高施工效率，减少工期，并且具有经济效益。
3. 水利隧洞：对于水利工程中的隧洞建设，采用该工法能够提高施工效率和施工质量。
四、工艺原理TBM隧洞豆砾石回填灌浆施工工法的实际工程联系在于其工艺原理以及采取的技术措施。
工艺原理：首先，在盾构机推进过程中，随着土层的被挖掘，隧洞空腔会形成。
然后，通过向隧洞空腔中注入豆砾石填充材料，填充至一定高度。
接下来，通过灌浆设备，注入浆液，在豆砾石与岩体之间形成一层固结带。
该固结带能够提高隧洞的稳定性和抗渗性能，同时减少地层位移。
采取的技术措施：为了确保施工的稳定和成功，TBM隧洞豆砾石回填灌浆施工工法采取了以下技术措施：1. 确定合适的豆砾石填充材料，使其具有良好的强度和稳定性。
山西省中部引黄工程TBM1标豆砾石回填与灌浆方案审批：审核：编制：施工单位：中铁十八局集团有限公司日期：二〇一五年一月四日一、工程概述 (4)1、工程概况 (4)2、工程分布 (4)二、编制依据及目的 (5)三、固结豆砾石简述 (6)1、TBM施工工序 (6)2、豆砾石回填与灌浆内容 (7)3、作业流程 (7)4、预留孔便序 (7)四、豆砾石回填施工 (8)1、准备工作 (8)2、设备布置与材料运输 (9)3、起始环回填 (10)4、豆砾石回填 (10)五、管片修补勾缝和非灌浆孔封堵施工 (12)1、管片勾缝 (12)2、非灌浆孔封堵 (14)3、管片修补 (15)4、现场调配方法及要求 (16)六、底拱灌注砂浆施工 (16)1、底拱砂浆灌注方法 (16)2、底拱砂浆的配合比 (17)3、砂浆拌制方法 (17)七、水泥浆灌注施工 (17)1、两侧拱下部灌浆 (18)2、两侧拱上部灌浆 (19)3、顶拱中心灌浆 (19)4、水泥浆配合比及制作方法 (20)5、灌浆孔封堵 (21)6、封闭环 (21)7、特殊情况处理 (22)八、施工三要素 (22)1、劳动力组成 (22)2、回填与灌浆设备 (23)3、回填材料 (24)九、质量控制与检验 (24)1、回填材料质量保证 (24)2、技术质量保证 (25)3、质量检验 (26)十、施工安全及要求 (27)1、施工安全 (27)2、环境要求 (29)一、工程概述1、工程概况山西省中部引黄工程干线自山西保德县天桥水电站库区取水，供水范围包括四市十六县（市/区)。
中部引黄工程包括取水工程和输水工程两部分。
取水位于保德县境内，设计取水流量23.55m³/s，输水工程线路总长约384.5km，包括总干线、东干线、西干线以及各支线。
本标段为山西省中部引黄工程TBM1标，项目部地址位于山西省吕梁市兴县交楼申乡陈家圪台村对面，主体工程包括总干3#洞主洞洞身里程为总77+040.9～总98+070.25，长度21029.35m，坡度0.4%；进洞支洞长为5281.81m，与总干洞洞身高差为180.341m，坡比为3.857%；23#通风支洞长为1007.17m，与总干洞洞身高差为321.64m，坡比为36.15%；拆卸洞室长20米。
合同总造价为455023188.8元（4.55亿元）人民币。
合同工期为1370日历天，自2013年3月1日至2016年11月30日。
2、工程分布根据山西中部引黄TBM1标的施工组织设计，其隧洞采用钻爆和TBM掘进两种开挖方法。
其中已完成进洞支洞的明洞段14.6m，里程为SJ0+000～SJ0+14.6；进洞支洞钻爆段160.4m，里程为SJ0+14.6～SJ0+175。
剩余开挖段为进洞支洞TBM掘进段5106.81m，里程为SJ0+175～SJ5+281.81；3#主洞TBM掘进段20995.3m，里程为总77+040.9～总98+045.2；23#通风支洞钻爆段1007.17m；24#拆卸支洞钻爆段1096.45m。
详细见下图：二、编制依据及目的根据以上所述，TBM掘进隧洞全长26102.11m，涉及进洞支洞和3#主洞，依据《山西中部引黄TBM1标投标文件》和设计图纸《TBM1标进洞支洞改线纵断图》、《TBM1标主洞纵断面图》，可知其每个区段的水文地质情况和施工标准。
对于管片衬砌背后的固结豆砾石，要求达到衬砌与围岩紧贴密实，具有相应的设计承载强度和堵水、防渗能力。
尤其是在不良地质情况下，如塌方、结构围岩扰动、富水地层、山体裂隙、溶洞等，应注重回填方法及有效措施提高回填质量。
三、固结豆砾石简述固结豆砾石是用浆液充填管片衬砌后豆砾石的孔隙及豆砾石层与围岩的空隙，使固结豆砾石，管片和围岩共同承担内外荷载。
同时使固结豆砾石层形成一封闭的防渗圈，提高隧洞的防渗性能。
1、TBM施工工序TBM掘进段隧洞工程由掘进、预制管片衬砌、豆砾石回填、灌浆四大工序组成。
根据TBM1标隧道设计和双护盾硬岩掘进机的作业工况，其掘进断面型式为圆型，开挖直径 5.06m；预制管片采用六边形蜂窝状结构，四片管片组成一环，每片宽1.4m，厚0.25m，净断面尺寸(内径)D＝4.3m；预制衬砌背后与围岩之间的空腔平均为130mm，采用豆砾石回填灌浆和砂浆回填工艺进行均匀填充密实。
详细见下图：2、豆砾石回填与灌浆内容（1）两侧、顶拱部270°范围内的豆砾石回填；（2）安装管片勾缝、封孔、安装管片破碎损修补；（3）底拱部90°范围内灌注砂浆；（4）两侧、顶拱部270°范围内灌注水泥浆；（5）质量检验及二衬注浆。
3、作业流程4、预留孔便序豆砾石回填与灌浆是TBM施工的两大重要环节，本方案豆砾石回填与灌浆的实施是梯形对称灌注法。
为了方便施工组织、工程量统计，按TBM掘进方向，对衬砌管片上预留的9个孔（8个工作孔和1个向前倾斜的灌浆孔）按刀盘旋转方向进行编序，底拱部预制衬砌管片上的预留孔编序号为A1、A2；左侧拱部预制衬砌管片上的预留孔编序号为C1、C2；顶拱部预制衬砌管片上的预留孔编序号为B1、B2、B3；右侧拱部预制衬砌管片上的预留孔编序号为D1、D2；详细见示意图：四、豆砾石回填施工根据山西TBM1标的现场施工情况，豆砾石回填从进洞支洞反力架后起始环位置开始，里程起点为SJ0+15.9。
为了豆砾石回填灌浆工作的顺利进行，在施工前期应做好充分的各项准备工作，对材料进行检验、设备精心测试、人员严格培训。
1、准备工作（1）对进场的水泥、豆砾石、砂等材料做好计量验收、指标检测工作。
施工试验配合比必须进行前期试验，按监理工程师批准的施工配合比进行施工。
（2）对豆砾石回填灌浆设备、台架等进行性能试验，尤其是空压机和豆砾石喷射机要进行风压、风量测试，以满足豆砾石回填能力；灌浆泵要进行压水试验，检查仪表状态是否正常；高速制浆机的自动控制系统定量加水泥、加水的准确程度要进行验证。
（3）对施工人员进行岗前培训，各工种必须熟悉豆砾石回填灌浆的全部施工流程、操作规范、实施方法、质量保证、安全防范等知识技能进行系统教导学习，使每一个施工人员具有岗位责任能力。
2、设备布置与材料运输（1）在TBM前部6#台车左侧布置空压机2台；4#台车左侧布置豆砾石喷射机1台、皮带上料机1台；3#台车左侧布置砂浆搅拌机1台、砂浆泵1台；K2台车右侧布置高速制浆机2台、储浆罐2台、螺旋上料机1台、活塞式液压注浆泵2台；在TBM前、后部适当位置分别布置100型砂浆搅拌机各1台。
（2）运输的材料主要是豆砾石、散装水泥（或袋装水泥）、灰砂混合干料、各种添加剂等。
a、豆砾石运输洞外上料工事先将豆砾石定量放入运输豆砾石罐车中，由调度中心组织调配运送到后配套前部4#台车部位。
b、灰砂混合干料运输由洞外上料工将拌好的灰砂混合干料放入水泥运输罐车中，由调度中心组织调配送到3#台车左侧部位，同时将勾缝、封孔、管片修补的灰砂混合袋装干料分别配送到TBM后配套前、后部工作平台。
c、水泥运输由洞外上料工将水泥定量放入水泥运输罐车中，由调度中心组织调配运送到TBM后配套9#台车部位。
3、起始环回填起始环回填是豆砾石回填灌浆的基础，根据现场施工实际情况，当预制管片衬砌达到3环以内时,从第一环进行两侧、顶拱270°的范围豆砾石回填,底拱砂浆回填在完成第17或18环预制管片衬砌后进行，从第一环进行砂浆灌注。
4、豆砾石回填豆砾石回填是在起始环回填（砂浆、豆砾石）的基础上进行，在预制管片衬砌完毕脱离护盾后立即进行，管片外侧与围岩之间的空腔应充填密实，豆砾石的预压坚持“脱离护盾一环就必须回填一环”的原则进行。
将豆砾石运输罐车与豆砾石喷射机上料系统联接，打开放料阀使豆砾石放入皮带机的上料口，启动皮带机将豆砾石输送到豆砾石喷射机上方料斗，通过控制料斗下方的放料阀门，将豆砾石均匀输送到豆砾石喷射机接料口，在放料的同时启动豆砾石喷射机，这时豆砾石有序的分配到豆砾石喷射机内各料腔，通过压缩空气豆砾石经管道压送到喷头至管片外侧与围岩之间的空腔中。
豆砾石回填是在两侧拱上部、顶拱部预制管片中的预留孔（灌注孔）进行回填。
（1）两侧豆砾石回填在灌注时为防止产生偏压使管片发生错台或损坏，必须做到自下而上，单机工作、交叉对称灌注。
具体方法：将联接喷豆砾石管道的喷头先、后装入两侧拱的预留孔D1孔—C2孔灌注，当豆砾石工观察到从第三环的D2-C1排孔有豆砾石滑出时停止灌注，取下喷头将D1孔—C2孔封堵，完成一次两侧拱的豆砾石回填。
依次配合掘进、衬砌向前推进。
在灌注豆砾石的过程中要注意观察两侧拱下部C1、D2排孔，如有豆砾石滑出要及时封堵。
（2）顶拱部豆砾石回填顶拱部豆砾石回填具体方法：将联接喷豆砾石管道的喷头先、后装入顶拱部的预留孔B1孔—B3孔灌注，当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头将B1、B3孔封堵。
将喷头装入顶拱部B2孔灌注，在灌注过程中机械手和豆砾石工要密切配合，尤其是豆砾石工要认真观察灌注情况，当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头将B2孔用及时封堵，完成了一次顶拱部豆砾石回填。
依次将D1—C2—B1—B3—B2孔灌注，完成一个循环的豆砾石回填。
详细见下图：五、管片修补勾缝和非灌浆孔封堵施工1、管片勾缝（1）施工方法及注意事项为保持预制管片衬砌整体结构稳定、防止在灌注水泥浆时漏浆。
预制管片衬砌之间预埋膨胀止水条环向形成的接缝，要及时用特制砂浆勾缝。
尤其是底拱部勾缝必须密实，防止在注浆时有压水泥浆液冒出。
底拱部勾缝在预制管片衬砌完成后实施，由于各种原因底拱部长期有一定的积水存在，使用水泵局部排水，以保勾缝质量。
必要时使用速凝砂浆勾缝，即在原特制砂浆配合比的基值中建议添加水泥用量2%的速凝剂。
两侧、顶拱部预制管片接缝勾缝在TBM后部适当平台实施。
抹灰工在勾缝前对接缝进行清理，使用专用工具用特制砂浆将接缝填充密实，注意保护好止水条。
勾缝表面质量必须保证和预制衬砌管片迎水面光洁平整，凝固强度要达到合同文件要求，尤其是预制衬砌管片错台接缝，采用角磨机处理，按设计要求进行做到平顺过渡，防止影响通水能力。
由于受掘进作用力、运输振动力、环境温度等因素的影响，对已完成的勾缝会发生少量的脱离现象，抹灰工要勤检查，及时发现及时修补。
（2）管片勾缝砂浆的配合比按按合同文件《技术条款》10.11 的约定：管片环安装完成后，管片的纵缝、环缝内燕尾槽用特制砂浆嵌缝，并将嵌缝表面抹平。
主要技术指标如下：特制砂浆的技术指标故我部根据要求，用于管片每环8个安装孔和1个顶拱中孔封孔的特制砂浆，设计其强度等级为M45，建议施工配合比（实际每批次由现场试验确定）为：2、非灌浆孔封堵（1）封堵原因及顺序豆砾石回填灌浆的效果受到豆砾石空隙率、浆液渗透能力、灌浆压力、串浆等因素的影响，该方案提出在灌浆前有序的将预制管片上的部分预留孔用砂浆封堵，即确定为非灌浆孔。
