豆礫石回填與灌漿技術(shù)探索
2、灌漿工藝的影響
豆礫石灌漿是利用混凝土預(yù)制構(gòu)件的吊裝孔進(jìn)行,某工程是采用四塊相等的菱形管片,底頂和側(cè)面錯開半片安裝,邊底三片各有兩個吊裝孔,頂片除兩個吊裝孔外,間片的頂部正中位置有一個向前傾斜的頂部灌漿孔。底部是從底片兩側(cè)的吊裝孔分別間孔灌漿,水泥漿液自泳滲透,而底部有較多的巖粉,漿液就不可能均勻泳動。當(dāng)漿液在后護(hù)盾處出現(xiàn)時即停止灌漿。漿液沒有壓力,不可能滲入巖粉,也不可能將石粉排除,因此底部質(zhì)量不合格的比例較多。如在底部正中設(shè)一向前傾斜的灌漿孔,灌漿前用高壓風(fēng)吹散巖粉,然后灌漿,漿液從下而上漫泳,底部空間可以充滿。因此,分散或排除底部巖粉是豆礫石灌漿必不可少的工序。
豆礫石灌漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行:由于是自泳灌漿,漿液是以滲透形式進(jìn)入豆礫石,施灌時,液面較高,停灌后,漿液繼續(xù)滲透,液面下降,部份豆礫石成為無砂混凝土狀,漿液凝結(jié)后,繼后灌漿很難充滿豆礫石的空隙,因而形成無沙混凝土狀的疏松帶。
灌漿壓力對質(zhì)量也有影響:任何灌漿都有一定的孔口壓力要求,而豆礫石灌漿雖然在機(jī)旁也有壓力指示儀表,但因是與開挖同時進(jìn)行,灌漿設(shè)備在隨機(jī)移動的后配套上,為適應(yīng)設(shè)備移動的需要,管路很長,灌漿壓力只能把漿液輸入灌漿孔內(nèi)。又因多工序同時進(jìn)行,干擾很大,安裝孔口壓力表有困難。因此,灌漿設(shè)備的儀表的壓力只反映機(jī)械的壓力,而不反映孔口壓力,更不能反映豆礫石內(nèi)的壓力。還由于漿液在豆礫石內(nèi)是自由滲透,漿液進(jìn)入豆礫石后,壓力成遞減狀態(tài),漿液泳動末端壓力為零,因此要達(dá)到壓力穩(wěn)定一定的時間是十分困難的。
3、灌漿材料供應(yīng)和配比
豆礫石灌漿材料—水泥,是由運(yùn)碴設(shè)備一起運(yùn)輸,洞內(nèi)空間受到限制,不可能設(shè)置很大的容器,又因隧洞很長(有時達(dá)20余公里),不能專門配置運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸灌漿材料,僅由運(yùn)碴設(shè)備運(yùn)入灌漿材料,常不能灌足灌漿量的需要,灌漿工作只好終斷,形成斷續(xù)灌漿。
配比對灌漿質(zhì)量的影響也很大。豆礫石的粒徑很小,間隙較小,灌沙漿難在豆礫石中泳動,因此只有灌純泥漿。水泥的強(qiáng)度等級和配合比決定了豆礫石凝固體的強(qiáng)度。
由于是自泳灌漿,漿液的泳動性和穩(wěn)定性是十分重要的指標(biāo),因此選擇適宜的配合比是十分重要的工作,需通過多次試驗確定。要求根據(jù)確定的配合比而拌制的漿液不分離沉淀,同時泳動性又。實踐證明,泳動性好而易沉淀,較長時間不沉淀的配比泳動性又較差。部頒規(guī)范所定的配比級別是否符合豆礫石灌漿的要求,應(yīng)通過試驗確定,必要時可將等級分小,如在1:1、0.8:1、0.6:1等中插入0.9:1、0.7:1等,同時摻入合適的外加劑和摻合料,使?jié){液的泳動性和穩(wěn)定性都達(dá)到狀態(tài)(某工程用0.7:1)。
4、豆礫石灌漿質(zhì)量檢查方法
某工程對豆礫石灌漿的指標(biāo)提出三個要求,即填滿全部空間,鉆孔取芯在試驗室內(nèi)進(jìn)行抗壓和抗?jié)B透試驗,要求抗壓達(dá)到20N/mm2,抗?jié)B指標(biāo)達(dá)到K≤1×10-5cm/s??箟涸囼炐緲有韪鶕?jù)豆礫石層的厚度確定,一般厚度在10cm以下,故用φ50的鉆頭取芯較合適???jié)B試驗可用φ100的鉆頭取芯。檢查數(shù)量和部位應(yīng)慎重確定。如某工程確定每100米取三個芯,邊、頂、底各一個都不足,而一個芯就代表該部位100米,其代表性很差,同時也應(yīng)考慮掘進(jìn)機(jī)施工的特殊情況,即隧洞長度大、速度快。如取芯過多,必然影響工期。用儀器掃描,成本又很高,目前尚無簡捷、易行、可靠的檢查方法。部份工程用壓水試驗檢查豆礫石灌漿的質(zhì)量,也很難證明豆礫石灌漿質(zhì)量的優(yōu)劣。因豆礫石層很薄,而且開挖隧洞和混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌后的隧洞不是同心的,難以確定鉆孔處豆礫石層的厚度,也就難以確定鉆孔的深度,如將豆礫石層鉆穿了,則試驗的將是巖石的滲透性。打淺了,又是檢驗預(yù)制構(gòu)件與豆礫石層接觸處的滲透性和預(yù)制構(gòu)件接縫的滲漏性能了。對豆礫石灌漿的質(zhì)量檢查的方法、數(shù)量等均需今后的實踐中探索。
四、對豆礫回填和豆礫石灌漿的幾點意見
1、豆礫石回填與豆礫石灌漿是雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)施工、混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌后的兩道不同的工序,因此在定義上不能混淆,既不能視為一道工序,也不能視為回填灌漿。
2、豆礫石回填與豆礫石灌漿應(yīng)另外編寫規(guī)范,不能借用其他規(guī)范。在新編寫的規(guī)范中應(yīng)明確清除巖粉的工藝、灌漿次序、允許停灌時間、質(zhì)量檢查方法等內(nèi)容。
3、安裝孔的封堵:已建工程的安裝孔灌漿時是用塑料蓋粘于孔口上,側(cè)邊每隔二孔粘一個帶絲牙的蓋,接灌漿管。這種方法雖然簡單,方便操作,但不能保證工程表面平順光滑,同時塑料制品在自然環(huán)境中極易老化,不能作為工程的一部份。某工程用塑料蓋封堵,后來又拆除,數(shù)十公里的隧洞,約45萬個孔蓋拆除,重新封堵,這是很大的工程量。因此,應(yīng)考慮采用性的封堵塞。但應(yīng)注意反拱或底部孔封堵后,灌漿時充填不滿的現(xiàn)象,特別是壓力隧洞更應(yīng)引起足夠重視。
4、關(guān)于混凝土預(yù)制構(gòu)件安裝后接縫的止?jié){問題:混凝土預(yù)制構(gòu)件安裝后,由于構(gòu)件的生產(chǎn)誤差,拼接不嚴(yán),有漏漿的可能,某工程為避免漏漿堵塞鐵道,就將側(cè)邊和頂部滯后到掘進(jìn)機(jī)的后配套設(shè)備走完后才灌漿,質(zhì)量很難保證。為了緊跟掘進(jìn)和預(yù)制構(gòu)件安裝灌漿,可在接縫處采取措施。一是設(shè)止水條。某工程采用復(fù)合止水條,但有時接縫太寬,止水條不嚴(yán),漏漿淹沒鐵道,造成事故。二是為了補(bǔ)救止水條不嚴(yán)的不足。可于接縫口處填塞沙漿。為防止在灌漿壓力作用下沙漿脫落,可在迎水面?zhèn)冗呏顾畻l處設(shè)“燕尾槽”(止水條應(yīng)置于距迎水面3~5cm處),沙漿凝結(jié)后就不至脫落。拌制沙漿應(yīng)摻粘接劑,使其收縮性小,與預(yù)制構(gòu)件粘接牢固。燕尾槽的寬度以方便施工為度,內(nèi)外寬度差不小于5毫米為宜。這樣就能保證隨掘進(jìn)機(jī)構(gòu)件安裝的同時,進(jìn)行豆礫石灌漿。
5、巖粉排除:前文已述及,掘進(jìn)機(jī)施工巖粉很多,嚴(yán)重影響豆礫石灌漿的質(zhì)量,排除巖粉是確保灌漿質(zhì)量的重要措施之一,特別是底部更為必要。但由于后護(hù)盾的屏蔽,混凝土預(yù)制構(gòu)件又是與后護(hù)盾搭接,安裝孔又很?。ㄈ缟轿饕S入晉工程的混凝土預(yù)制管片的安裝孔為φ80)無法使用機(jī)械清除。因此應(yīng)在設(shè)計或定購掘進(jìn)機(jī)時就要提出要求。個人意見,一是在后護(hù)盾的底部,預(yù)制構(gòu)件安裝位置的前面開底窗,側(cè)面開小孔,先用風(fēng)吹頂部和側(cè)面,從底窗清除巖粉,二是噴填豆礫石前對已安裝構(gòu)件的底部用風(fēng)吹,將巖粉分散,也可于底部灌漿前用風(fēng)吹,分散巖粉或泥漿,使底部灌漿質(zhì)量得到保證。
五、結(jié)語
豆礫石回填和豆礫石灌漿是長隧洞工程,采用護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)施工,混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌后的兩道工序,在我國尚屬新技術(shù)、新工藝,僅在甘肅省引大(通河)入秦(王川)和山西省引黃(河)入晉(山西太原、大同等城市)工程的部份長隧洞中使用,“引大”用的是卵石;“引黃”用的是碎石,由于兩工程均是外國承包商施工,許多研究和試驗工作不便進(jìn)行,希同仁志士在有條件的時候進(jìn)行研究、試驗,以補(bǔ)我國長隧洞施工技術(shù)的空白,并在灌漿規(guī)范中增寫上“豆礫石回填與灌漿”這一章。(考試大編輯整理)
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