新型化学灌浆技术在tbm围岩加固中的应用

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1、第32卷第6期人民黄河Vo1．32．NO．62010年6月YELL0WRIVERJun．，2010【水利水电工程】新型化学灌浆技术在TBM围岩加固中的应用高勤生，赵鹏涛，崔团峰(1．陕西省石头河水库灌溉管理局，陕西杨凌712100；2．西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100)摘要：TBM地质适应性差，在复杂地段施工中易造成TBM卡机甚至无法施工。以新型化学灌浆技术在引红济石调水工程TBM脱困以及围岩加固中的应用为实例，介绍了新型化学灌浆材料及其配套施工技术在TBM通过不良地质地段施工中的应用。超前堵水、加固聚氨酯化学灌浆将松散岩石变成固结岩体，解决了掌

2、子面坍塌的问题，使TBM后护盾及后配套能在富含地下水的破碎带中缓慢前行，保证了TBM的开挖进度。关键词：TBM；不良地质；化学灌浆；围岩加固中图分类号：TV543文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．06．061双护盾TBM地质适应性差，主要用于岩体较为完整的硬岩出现破碎、松散，TBM掘进机上方出现冒顶、垮落，冒落岩石岩地质洞段J。深埋长隧洞地质条件复杂，围岩完整性差将TBM掘进机卡住不能掘进。经现场实地考察，发现冒顶、垮强度低、抗风化能力弱，有些岩体劈裂结构面发育，具有弱、中落地段围岩体有少量常压裂隙水。人工在刀盘处向外掏运

3、出等膨胀性，局部还出现强膨胀性，甚至遇水膨胀、失水干缩的特约300m碎石，同时估算TBM掘进机上方约有300m空穴。点。TBM开挖这些地质洞段时，围岩稳定性明显降低，极有可根据工程实践，确定使用新型化学灌浆方法来解决该问题。能出现严重塌方、刀盘被卡死无法掘进的情况，加之有些岩体收敛变形及膨胀，导致围岩将护盾“抱死”，造成卡机，甚至无法2新型化学灌浆材料特征及灌浆措施继续施工。传统化学灌浆材料和施工技术难以满足该条件下该工程采用聚氨酯类(PUR)灌浆材料，它由A、B两组分安全、快速、高效生产的需要。组成，100％树脂含量，无任何挥发性有机成分。化学灌浆就是利用灌浆泵压力将

4、化学灌浆材料灌注到钻2．1化学灌浆材料特性孔和岩土裂隙或混凝土裂缝内，经凝胶固化使松散或破碎的围(1)良好的渗透性和扩散性。采用的化学灌浆材料是由化岩、混凝土或散粒体胶结成连续体，恢复结构的整体性，以达到学原料配制而成，在使用过程中，无颗粒及沉降现象，该特殊性防渗或加固的目的。化学灌浆技术是对不良地质洞段进行处是其区别于水泥基颗粒性灌浆材料最显著的特点，这种特性使理的有效手段之一，可以解决混凝土等颗粒状材料灌浆不能解其灌入地层或缝隙时，具有更好的渗透性和扩散性。决的工程问题。(2)施用性强。该化学灌浆材料可以是不发泡的硬质树1工程概况脂，也可以通过调节使其具有发泡膨胀特

5、性。一定的发泡特性可以适用于有较大围岩节理层裂缝的灌注加固，保证更好的黏引红济石调水工程是南水北调陕西省重点工程，将汉江北结性，并具有较高的抗压强度。堵水材料具有黏度低、遇水迅岸褒河支流红岩河水通过穿越秦岭的隧洞自流调入渭河南岸速增稠，实现简易设备有效控制水患的特性。支流石头河中。主体工程由低坝引水枢纽和长输水隧洞两大(3)良好的可控性。材料的胶凝特性、物理力学性能等可部分组成。TBM施工段主洞总长11144．8m。通过调整各组分的配比来实现，该特性比混凝土灌浆材料更容工程地处秦岭山脉腹地，受区域构造活动影响，工程地质易控制。该工程隧洞化学灌浆采用双组分灌浆技术，按固定

6、配构造复杂，断裂构造发育。TBM施工段洞室埋深一般为150—比进料、混合和输出。根据工程条件可控制灌浆，通过各组分300m，最大为450m。围岩以Ⅲ类围岩为主，Ⅲ类围岩约占隧的化学反应以及与其他材料的复合反应，凝胶时间长短可精确洞总长的63％，II类和Ⅳ类围岩占隧洞总长的14％，V类围岩调整。占9％。围岩以微风化为主，岩体较完整，总体上围岩稳定性较(4)施工操作简单。配套的注浆泵具有控制进料体积比、好，但地质遥感资料显示小罐子一带隧洞桩号5+O20一l2+自动混料和输出功能，输出压力最高可达20～25blPa。可自动390段输水隧洞工程地质条件较差，存在的主要工程地质问

7、题有软弱岩层和软弱夹层、断裂破碎带集中发育、断裂裂隙水丰收稿日期：2009—12-04作者简介：高勤生(1963一)，男，陕西眉县人，高级工程师，硕士，主要从事水利富等。建设与管理工作。在TBM掘进机掘进至洞深约3km(桩号16+840)时，围E-mail：zpt1999@163．corn·l37·人民黄河2010年第6期封孔，施工操作简便易行，1—2人操作即可。3．2灌注特点2．2灌浆措施新型灌浆技术注浆特点：可以实现对松散、松软或破碎围通常卡机的主要表现：①TBM机头上部和前方塌方把刀盘岩体较深区域加固施工；可以实现自动封孑L。专用的