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1、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： 二一五年一月四日一、工程概述21、工程概况22、工程分布3二、编制依据及目的3三、固结豆砾石简述41、TBM施工工序42、豆砾石回填与灌浆内容53、作业流程54、预留孔便序5四、豆砾石回填施工61、准备工作62、设备布置与材料运输73、起始环回填84、豆砾石回填8五、管片修补勾缝和非灌浆孔封堵施工101、管片勾缝102、非灌浆孔封堵123、管片修补134、现场调配方法及要求13六、底拱灌注砂浆施工141、底拱砂浆灌注方法142、底拱砂浆的配合比143、砂浆拌制方法15七、水泥浆灌注施工
2、151、两侧拱下部灌浆152、两侧拱上部灌浆163、顶拱中心灌浆174、水泥浆配合比及制作方法185、灌浆孔封堵186、封闭环197、特殊情况处理19八、施工三要素201、劳动力组成202、回填与灌浆设备213、回填材料21九、质量控制与检验211、回填材料质量保证222、技术质量保证223、质量检验23十、施工安全及要求251、施工安全252、环境要求26一、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23.55m/s，输水工程线路总长约384.5km，包
3、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TB
4、M1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+000SJ0+14.6；进洞支洞钻爆段160.4m，里程为SJ0+14.6SJ0+175。剩余开挖段为进洞支洞TBM掘进段5106.81m，里程为SJ0+175SJ5+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
5、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
6、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)D4.3m；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
7、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
8、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
9、#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
10、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
11、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
12、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D1C2 B
13、1B3B2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
14、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序号项目性能指标128天抗压强度（MPa）45228天粘结强度（MPa）2.0328天抗冻等级（
15、次）100428天抗渗等级（MPa）1.0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：砂含水率小于2.3%配合比1：2.94：0.38：0.03掺和料项 目水泥（Kg）砂子（Kg）水（Kg）锚固剂（Kg）计算用量450132517113.5稠度mm74R747.4R2859.62、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。底拱在预制管片衬砌完成后就将A1、A2孔交叉封堵；两侧拱部的C1、C2 、D1、D2 排孔隔一孔封堵三孔；顶拱部的B1 、B2、B3隔一孔封堵五孔。详细见下图：（2）非灌浆孔封堵砂浆的配合比按设计要求管片封堵砂浆的强度等级M45，建议施工
