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TBM掘進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，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. 工程實例
      在引黃南干線國際II、III標長達90km的TBM施工洞段進行豆礫石回填灌漿，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）根據工程的地質條件選用回轉式地質鉆機。
    （2）在地下洞室及其它封閉區域中使用氣動鉆孔設備時，應帶有消音器和除塵裝置，不得使用內燃機驅動的鉆孔設備。
    （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、供水管及閥門等備品。
     3.2 灌漿設備
    （1）灌漿泵性能應與灌漿液的類型和濃度相適應，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進行試運行。
    （3）灌漿使用自動灌漿記錄儀。
    （4）灌漿管路應保證漿液流動暢通，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行率定。壓力表在使用前應檢查其性能，允許誤差應在5%以內。使用過程中應經常檢查核對，建議壓力表每兩班次校正一次。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用高壓灌漿塞。
    （7）集中制漿站的制漿能力應滿足灌漿進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，應增設相應的設備。
    （8）注漿用的風水電宜設有專用管線，以保證注漿工作的正常進行。
    （9）注漿管路應能保證漿液流動暢通，不發生沉淀，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正常，并應配有足夠的備用設備。電力驅動的設備，應在接地良好并經確認能保證施工安全時，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、聯結件、壓力計、保護裝置、通信設施及進行工作所需的零配件。注漿設備應為移動式獨立裝置。
    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行下列項目的試驗：
    1）漿液配制程序及拌制時間；
    2）漿液密度或比重測定；
    3）漿液流動性或流變參數；
    4）漿液的沉淀穩定性；
    5）漿液的凝結時間，包括初凝或終凝時間；
    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漿液試驗選擇，并應用于施工過程中。
    4.2 現場灌漿試驗
    （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，應制定特殊灌漿措施。
    （3）回填灌漿應按劃分的灌漿區段環間分序、環內加密的原則進行，分序序數和分序方法應根據地質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，無外水洞段為0.3-0.5Mpa視現場具體情況及洞壁變形觀測結果進行調整。
    （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，應及早恢復灌漿，中斷時間大于30min，應設法清洗至原孔深后恢復灌漿，此時若灌漿孔仍不吸漿，則應重新就近鉆孔進行灌漿。
    （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行沖洗。采用風水聯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行沖洗；裂隙沖洗方法應根據不同的地質條件，通過現場灌漿試驗確定。
    （2）沖洗壓力：沖洗水壓采用80%的灌漿壓力，壓力超過1MPa時，采用1MPa；沖洗風壓采用50%灌漿壓力，壓力超過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，應繼續進行沖洗，孔內殘存的沉積物厚度不得超過20cm。
    （4）當鄰近有正在灌漿的孔或鄰近灌漿孔結束不足24h時，不得進行裂隙沖洗。
    （5）灌漿孔（段）裂隙沖洗后，該孔（段）應立即連續進行灌漿作業，因故中斷時間間隔超過24h者，應在灌漿前重新進行裂隙沖洗。
     6.2壓水試驗
    （1）壓水試驗應在裂隙沖洗后進行，采用"簡易壓水"、"單點法"及"五點法"進行壓水試驗。
    （2）簡易壓水試驗應在裂隙沖洗后或結合裂隙沖洗進行。壓力為灌漿壓力的80%，該值若大于1MPa時，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，其水灰比一般為1∶1、0.8∶1、0.6（或0.5）∶1三個比級。
     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；無外水洞段一序孔為0.5-1.0MPa，二序孔為1.0-1.5Mpa。視現場具體情況及洞壁變形觀測結果進行調整。
     采用循環式灌漿，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漿管路上。壓力指針應小于灌漿壓力的20%，擺動幅度做記錄。
     6.5 注漿順序
    (1) 注漿均按環間分序環內加密的原則進行。
    (2)一般情況下，每一個灌漿孔采用全孔一次灌漿；若鉆孔遇突然涌水時應停止鉆進，作為一個分段長度進行灌漿。
    (3) 灌漿方式宜采用循環式，也可采用純壓式。循環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，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，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，灌注時間已達0.5h。此時灌漿壓力及吸漿量均無改變或改變不明顯，可加濃一級灌注。
     (3) 當注入量大于30L/min時，可視具體情況越級變濃。
     (4) 當采用最大濃度漿液施灌，注入率很大而不見減少時，可采用間歇灌漿法。
     (5) 灌漿過程中，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行。若因故中斷，必須馬上處理，盡早恢復灌漿。如果中斷超過30min，則應進行鉆孔稀漿（濃度高于水灰比2:1）沖洗；如沖洗無效，則應掃孔。如恢復灌漿后吸漿量急劇減少，且在極短時間內停止吸漿，則該段灌漿應視為不合格。
    （2）灌漿過程中如發現冒漿時，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）當灌漿過程中發生串漿時，應采取下列措施處理：
    1）如被串孔正在鉆進，應立即停鉆；
    2）如串漿量不大，可于灌漿的同時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，如條件可能，可與被串孔同時施灌，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，而后繼續鉆進和灌漿。
   （4）灌漿過程中，應當每隔一定時間測定漿液比重，灌漿結束時亦應測定漿液比重，并作出記錄。
   （5）全孔結束并經檢驗合格后，及時做好封孔工作。
    8.結語
    TBM施工中豆礫石回填灌漿和固結灌漿，在國際II、III標長達90km的隧洞中得到成功應用，作者提出的施工方法和論點供地下工程技術人員參考和借鑒。