“豆礫石回填灌漿”是TBM法中采用的一項(xiàng)施工技術(shù)，在國(guó)內(nèi)“引大”工程（甘肅省引大通河入秦王川工程）和“引黃入晉”工程（山西省引黃河水到太原和大同）均采用這一施工技術(shù)。隨著工程建設(shè)的發(fā)展，部份長(zhǎng)隧洞工程必將選用全斷面掘進(jìn)機(jī)施工，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜，巖石較軟而破碎時(shí)，必將選用全護(hù)盾式或雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)施工，混凝土預(yù)制構(gòu)體襯砌，必然要用豆礫石回填并灌漿固結(jié)，俗稱TBM法。為讓工程局人士對(duì)這一工程技術(shù)內(nèi)含有些了解，這里將介紹豆礫石回填灌漿的應(yīng)用范圍，豆礫石回填灌漿的施工工藝，豆礫石回填灌漿的質(zhì)量影響因素和質(zhì)量檢查方法。最后對(duì)豆礫石回填灌漿的一些個(gè)人淺見(jiàn)，以餮讀者。
一、豆礫石回填灌漿的應(yīng)用范圍
豆礫石回填灌漿適用于隧洞很長(zhǎng)，不便于采用鉆爆法施工，采用雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖，混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌的工程。
預(yù)制構(gòu)件是在后護(hù)盾內(nèi)由機(jī)械手安裝，構(gòu)件外壁與護(hù)盾間有一定的空隙。護(hù)盾壁厚4-5cm，后護(hù)盾與圍巖壁間又有2～3cm間隙，因此，混凝土預(yù)制構(gòu)件與圍巖壁間就形成了8～10cm的空間，這部份空間與洞內(nèi)僅有幾個(gè)構(gòu)件的吊裝孔相通，為了穩(wěn)定混凝土預(yù)制構(gòu)件，將粒徑為5～10mm的豆礫石（碎石或卵石均可）用高壓風(fēng)從吊裝孔噴入，填充混凝土預(yù)制構(gòu)件與圍巖間的空間，然后進(jìn)行灌漿，凝結(jié)豆礫石，使混凝土預(yù)制構(gòu)件得到穩(wěn)定，同時(shí)傳遞山巖壓力或內(nèi)水壓力，（對(duì)有壓隧洞）使混凝土預(yù)制構(gòu)件，凝結(jié)的豆礫石和圍巖形成整體，這就是豆礫石回填灌漿。
豆礫石回填灌漿，目前我國(guó)還沒(méi)有規(guī)范為依據(jù)，也沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)為借鑒，施工工藝尚在探索中，因此，有人叫豆礫石回填灌漿，有人叫豆礫石回填與灌漿，前者視為一個(gè)工序，后者視為兩個(gè)工序。
回填灌漿的定義是前一工序施工后，余下的空間沒(méi)有任何介質(zhì)，用另一種物質(zhì)采用灌漿的方法去充填余下的空間。而掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖，混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌后，構(gòu)件外的空間首先為豆礫石填充，然后才用水泥漿固結(jié)，將松散的豆礫石凝結(jié)為整體，與壓漿混凝土相似，因此不能視為回填灌漿。
但壓漿混凝土規(guī)范中有許多規(guī)定與豆礫石灌漿的要求不符合：一是骨料粒徑要求不同；二是壓漿混凝土的段長(zhǎng)是有限的，兩端封閉，從下而上壓力灌漿。而豆礫石灌漿，漿液泳動(dòng)范圍是不定的。故借用壓漿混凝土規(guī)范也不全適宜。因此，豆礫石灌漿應(yīng)另行編寫規(guī)范來(lái)規(guī)定豆礫石灌漿的施工工藝。
二、豆礫石灌漿的施工工藝
豆礫石回填灌漿分為兩個(gè)工序進(jìn)行，因此應(yīng)稱為豆礫石回填與灌漿。
混凝土預(yù)制構(gòu)件在雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)的后護(hù)盾內(nèi)安裝好后，掘進(jìn)機(jī)的輔助推力油缸就頂緊混凝土預(yù)制構(gòu)件（雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)的前護(hù)盾，緊貼巖壁并隨掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖同時(shí)前進(jìn)，其推力由在前護(hù)盾內(nèi)的主推進(jìn)油缸提供，主推進(jìn)油缸的反力由設(shè)在后護(hù)盾前端的夾具盾——國(guó)內(nèi)稱水平支撐，撐緊洞壁而產(chǎn)生的磨擦力平衡，輔助推力油缸的另一端固定在夾具盾上，它也能起到一定的推力作用，故稱輔助推力油缸）。當(dāng)一個(gè)行程掘進(jìn)完后，在主推力油缸和輔助推力油缸的共同作用下，后護(hù)盾和夾具盾前移，混凝土預(yù)制構(gòu)件離開(kāi)后護(hù)盾，后面與已回填了豆礫石的預(yù)制構(gòu)件通過(guò)連接桿相連接，前面與尚在護(hù)盾內(nèi)的混凝土預(yù)制構(gòu)件也通過(guò)連接桿相連接，構(gòu)件底部懸空，此時(shí)就立即回填豆礫石，以支撐混凝土預(yù)制構(gòu)件，同時(shí)由下而上回填側(cè)面和頂部空間的豆礫石，使混凝土預(yù)制構(gòu)件得到穩(wěn)定，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件安裝了一定長(zhǎng)度后（視機(jī)型和結(jié)構(gòu)而定），先對(duì)底部豆礫石進(jìn)行灌漿，一般長(zhǎng)度是8～12米。如長(zhǎng)度大于預(yù)留空間，底部未灌漿的混凝土預(yù)制構(gòu)件將被掘進(jìn)機(jī)的后配套遮蔽，不能灌漿，需待后配套設(shè)備過(guò)完后才能灌漿。側(cè)邊和頂部視混凝土預(yù)制構(gòu)件的止?jié){效果和隨機(jī)灌漿設(shè)備的能力而實(shí)施灌漿范圍，如果止?jié){效果差，對(duì)側(cè)邊進(jìn)行灌漿，漏漿有可能淹沒(méi)后配套下面的軼道而造成跳道事故。如灌漿能力不強(qiáng)，在后配套設(shè)備的后面只能先灌側(cè)邊，頂部留到開(kāi)挖完后或停機(jī)時(shí)再進(jìn)行補(bǔ)灌，這樣對(duì)灌漿質(zhì)量將有一定影響。
底部灌漿時(shí)，距后護(hù)盾很遠(yuǎn)，而后護(hù)盾邊緣沒(méi)有設(shè)置止?jié){環(huán)，因此壓力不能過(guò)大，一般是以下漿量控制，即計(jì)算好需漿量，灌完即停，故底部灌漿常不很密實(shí)，這是值得探討的問(wèn)題。
豆礫石灌漿沒(méi)有分段，也沒(méi)有設(shè)置隔離環(huán)，漿液在豆礫石中是自泳狀態(tài)，大部份漿液以滲透的形式滲入豆礫石中，而豆礫石的密度又是不均勻的，因而會(huì)出現(xiàn)密度小處漿滿，密度大的區(qū)域疏松的現(xiàn)象。
三、豆礫石灌漿質(zhì)量的影響因素和檢查方法
豆礫石回填與灌漿質(zhì)量的影響因素很多，分述如下：
1、掘進(jìn)機(jī)施工的影響
掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖隧洞是利用刀盤上按一定坐標(biāo)位置和軌距排列的盤形滾刀在刀盤的帶動(dòng)下，隨著刀盤公轉(zhuǎn)，滾刀本身又自轉(zhuǎn)，借助主推進(jìn)油缸強(qiáng)大的推力，在巖面上滾動(dòng)的同時(shí)楔入巖石。楔入深度叫切深。當(dāng)切深達(dá)到一定深度時(shí)，楔入過(guò)程中所積蓄的能量突然釋放使巖石崩落從而達(dá)到破巖的目的。而刀刃楔入巖石的初期，刃口下的巖石被刀具碾壓成粒徑極小的顆粒或粉狀，崩落的巖碴塊度也很小。部份巖粉附在隧洞周邊巖石上，另有部份片狀巖塊不為出碴設(shè)備鏟走落在洞底，掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)時(shí)，前護(hù)盾將小石片碾成粉末，因此底部巖粉較厚，有時(shí)達(dá)2～3厘米，如地下水較豐富時(shí)，周邊巖粉也會(huì)集中到底部，此時(shí)底部巖粉更厚，甚至充滿底部空間，地下水少時(shí)，周邊也有3～5毫米厚的巖粉?；炷令A(yù)制構(gòu)件離開(kāi)后護(hù)盾后下沉，底部間隙很小，豆礫石不易進(jìn)入，底部填不滿。由于上述原因，嚴(yán)重影響底部的灌漿質(zhì)量。根據(jù)已建工程鉆孔檢查，底部均有巖粉，有時(shí)無(wú)一粒豆礫石，僅有純水泥漿或巖粉的混合物。當(dāng)?shù)叵滤^豐富時(shí)，巖粉成漿糊狀或沉積成巖粉塊，或與少量豆礫石凝結(jié)，水泥漿液不能滲入，因此隧洞底部灌漿質(zhì)量大部份較差。側(cè)邊巖壁因有巖粉，灌漿層不能與圍巖粘接。
頂部的情況比較復(fù)雜：
巖石上附有巖粉，不如底部多，也不會(huì)凝結(jié)，但頂部豆礫石填不滿，形成自由空間，由于掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖速度很快，平均日進(jìn)尺約40米（對(duì)直徑4～6米的掘進(jìn)機(jī)而言，大斷面掘進(jìn)機(jī)較慢）混凝土預(yù)制構(gòu)件安裝、豆礫石回填也以相同的速度前進(jìn)，速度快時(shí)，日進(jìn)尺可達(dá)60～80米。而灌漿不僅受到設(shè)備的限制，還受到灌漿材料供給的影響，因此，頂部一般都是開(kāi)挖后很久才補(bǔ)灌漿。
頂部雖然巖粉較少，但因長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有灌漿，在運(yùn)輸機(jī)械的振動(dòng)下，少量巖粉落在已回填的豆礫石表面上，形成較薄的一層隔離層，灌漿時(shí)就出現(xiàn)一個(gè)夾層帶或漿液滲不到豆礫石內(nèi)，形成隔離層上是純水泥漿結(jié)塊，隔離層下豆礫石疏松，已建的某工程，多次出現(xiàn)上述情況。而疏松層又成封閉狀態(tài)，實(shí)踐證明，補(bǔ)灌漿很難填滿疏松的豆礫石的空間。
當(dāng)圍巖較破碎時(shí)，已開(kāi)挖的洞段由于機(jī)械運(yùn)行的振動(dòng)，部份疏松石塊、石屑將掉在豆礫石面上或預(yù)制構(gòu)件上，（因時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，豆礫石下沉頂部無(wú)豆礫石）因破碎圍巖強(qiáng)度很低，，水泥漿將破碎巖塊石屑凝結(jié)后，強(qiáng)度也很底，對(duì)隧洞的整體結(jié)構(gòu)都有一定影響。由于頂部灌漿的滯后，還帶來(lái)其他一些影響豆礫石灌漿質(zhì)量的因素。
一、豆礫石回填灌漿的應(yīng)用范圍
豆礫石回填灌漿適用于隧洞很長(zhǎng)，不便于采用鉆爆法施工，采用雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖，混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌的工程。
預(yù)制構(gòu)件是在后護(hù)盾內(nèi)由機(jī)械手安裝，構(gòu)件外壁與護(hù)盾間有一定的空隙。護(hù)盾壁厚4-5cm，后護(hù)盾與圍巖壁間又有2～3cm間隙，因此，混凝土預(yù)制構(gòu)件與圍巖壁間就形成了8～10cm的空間，這部份空間與洞內(nèi)僅有幾個(gè)構(gòu)件的吊裝孔相通，為了穩(wěn)定混凝土預(yù)制構(gòu)件，將粒徑為5～10mm的豆礫石（碎石或卵石均可）用高壓風(fēng)從吊裝孔噴入，填充混凝土預(yù)制構(gòu)件與圍巖間的空間，然后進(jìn)行灌漿，凝結(jié)豆礫石，使混凝土預(yù)制構(gòu)件得到穩(wěn)定，同時(shí)傳遞山巖壓力或內(nèi)水壓力，（對(duì)有壓隧洞）使混凝土預(yù)制構(gòu)件，凝結(jié)的豆礫石和圍巖形成整體，這就是豆礫石回填灌漿。
豆礫石回填灌漿，目前我國(guó)還沒(méi)有規(guī)范為依據(jù)，也沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)為借鑒，施工工藝尚在探索中，因此，有人叫豆礫石回填灌漿，有人叫豆礫石回填與灌漿，前者視為一個(gè)工序，后者視為兩個(gè)工序。
回填灌漿的定義是前一工序施工后，余下的空間沒(méi)有任何介質(zhì)，用另一種物質(zhì)采用灌漿的方法去充填余下的空間。而掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖，混凝土預(yù)制構(gòu)件襯砌后，構(gòu)件外的空間首先為豆礫石填充，然后才用水泥漿固結(jié)，將松散的豆礫石凝結(jié)為整體，與壓漿混凝土相似，因此不能視為回填灌漿。
但壓漿混凝土規(guī)范中有許多規(guī)定與豆礫石灌漿的要求不符合：一是骨料粒徑要求不同；二是壓漿混凝土的段長(zhǎng)是有限的，兩端封閉，從下而上壓力灌漿。而豆礫石灌漿，漿液泳動(dòng)范圍是不定的。故借用壓漿混凝土規(guī)范也不全適宜。因此，豆礫石灌漿應(yīng)另行編寫規(guī)范來(lái)規(guī)定豆礫石灌漿的施工工藝。
二、豆礫石灌漿的施工工藝
豆礫石回填灌漿分為兩個(gè)工序進(jìn)行，因此應(yīng)稱為豆礫石回填與灌漿。
混凝土預(yù)制構(gòu)件在雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)的后護(hù)盾內(nèi)安裝好后，掘進(jìn)機(jī)的輔助推力油缸就頂緊混凝土預(yù)制構(gòu)件（雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)的前護(hù)盾，緊貼巖壁并隨掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖同時(shí)前進(jìn)，其推力由在前護(hù)盾內(nèi)的主推進(jìn)油缸提供，主推進(jìn)油缸的反力由設(shè)在后護(hù)盾前端的夾具盾——國(guó)內(nèi)稱水平支撐，撐緊洞壁而產(chǎn)生的磨擦力平衡，輔助推力油缸的另一端固定在夾具盾上，它也能起到一定的推力作用，故稱輔助推力油缸）。當(dāng)一個(gè)行程掘進(jìn)完后，在主推力油缸和輔助推力油缸的共同作用下，后護(hù)盾和夾具盾前移，混凝土預(yù)制構(gòu)件離開(kāi)后護(hù)盾，后面與已回填了豆礫石的預(yù)制構(gòu)件通過(guò)連接桿相連接，前面與尚在護(hù)盾內(nèi)的混凝土預(yù)制構(gòu)件也通過(guò)連接桿相連接，構(gòu)件底部懸空，此時(shí)就立即回填豆礫石，以支撐混凝土預(yù)制構(gòu)件，同時(shí)由下而上回填側(cè)面和頂部空間的豆礫石，使混凝土預(yù)制構(gòu)件得到穩(wěn)定，當(dāng)預(yù)制構(gòu)件安裝了一定長(zhǎng)度后（視機(jī)型和結(jié)構(gòu)而定），先對(duì)底部豆礫石進(jìn)行灌漿，一般長(zhǎng)度是8～12米。如長(zhǎng)度大于預(yù)留空間，底部未灌漿的混凝土預(yù)制構(gòu)件將被掘進(jìn)機(jī)的后配套遮蔽，不能灌漿，需待后配套設(shè)備過(guò)完后才能灌漿。側(cè)邊和頂部視混凝土預(yù)制構(gòu)件的止?jié){效果和隨機(jī)灌漿設(shè)備的能力而實(shí)施灌漿范圍，如果止?jié){效果差，對(duì)側(cè)邊進(jìn)行灌漿，漏漿有可能淹沒(méi)后配套下面的軼道而造成跳道事故。如灌漿能力不強(qiáng)，在后配套設(shè)備的后面只能先灌側(cè)邊，頂部留到開(kāi)挖完后或停機(jī)時(shí)再進(jìn)行補(bǔ)灌，這樣對(duì)灌漿質(zhì)量將有一定影響。
底部灌漿時(shí)，距后護(hù)盾很遠(yuǎn)，而后護(hù)盾邊緣沒(méi)有設(shè)置止?jié){環(huán)，因此壓力不能過(guò)大，一般是以下漿量控制，即計(jì)算好需漿量，灌完即停，故底部灌漿常不很密實(shí)，這是值得探討的問(wèn)題。
豆礫石灌漿沒(méi)有分段，也沒(méi)有設(shè)置隔離環(huán)，漿液在豆礫石中是自泳狀態(tài)，大部份漿液以滲透的形式滲入豆礫石中，而豆礫石的密度又是不均勻的，因而會(huì)出現(xiàn)密度小處漿滿，密度大的區(qū)域疏松的現(xiàn)象。
三、豆礫石灌漿質(zhì)量的影響因素和檢查方法
豆礫石回填與灌漿質(zhì)量的影響因素很多，分述如下：
1、掘進(jìn)機(jī)施工的影響
掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖隧洞是利用刀盤上按一定坐標(biāo)位置和軌距排列的盤形滾刀在刀盤的帶動(dòng)下，隨著刀盤公轉(zhuǎn)，滾刀本身又自轉(zhuǎn)，借助主推進(jìn)油缸強(qiáng)大的推力，在巖面上滾動(dòng)的同時(shí)楔入巖石。楔入深度叫切深。當(dāng)切深達(dá)到一定深度時(shí)，楔入過(guò)程中所積蓄的能量突然釋放使巖石崩落從而達(dá)到破巖的目的。而刀刃楔入巖石的初期，刃口下的巖石被刀具碾壓成粒徑極小的顆粒或粉狀，崩落的巖碴塊度也很小。部份巖粉附在隧洞周邊巖石上，另有部份片狀巖塊不為出碴設(shè)備鏟走落在洞底，掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)時(shí)，前護(hù)盾將小石片碾成粉末，因此底部巖粉較厚，有時(shí)達(dá)2～3厘米，如地下水較豐富時(shí)，周邊巖粉也會(huì)集中到底部，此時(shí)底部巖粉更厚，甚至充滿底部空間，地下水少時(shí)，周邊也有3～5毫米厚的巖粉?；炷令A(yù)制構(gòu)件離開(kāi)后護(hù)盾后下沉，底部間隙很小，豆礫石不易進(jìn)入，底部填不滿。由于上述原因，嚴(yán)重影響底部的灌漿質(zhì)量。根據(jù)已建工程鉆孔檢查，底部均有巖粉，有時(shí)無(wú)一粒豆礫石，僅有純水泥漿或巖粉的混合物。當(dāng)?shù)叵滤^豐富時(shí)，巖粉成漿糊狀或沉積成巖粉塊，或與少量豆礫石凝結(jié)，水泥漿液不能滲入，因此隧洞底部灌漿質(zhì)量大部份較差。側(cè)邊巖壁因有巖粉，灌漿層不能與圍巖粘接。
頂部的情況比較復(fù)雜：
巖石上附有巖粉，不如底部多，也不會(huì)凝結(jié)，但頂部豆礫石填不滿，形成自由空間，由于掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖速度很快，平均日進(jìn)尺約40米（對(duì)直徑4～6米的掘進(jìn)機(jī)而言，大斷面掘進(jìn)機(jī)較慢）混凝土預(yù)制構(gòu)件安裝、豆礫石回填也以相同的速度前進(jìn)，速度快時(shí)，日進(jìn)尺可達(dá)60～80米。而灌漿不僅受到設(shè)備的限制，還受到灌漿材料供給的影響，因此，頂部一般都是開(kāi)挖后很久才補(bǔ)灌漿。
頂部雖然巖粉較少，但因長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有灌漿，在運(yùn)輸機(jī)械的振動(dòng)下，少量巖粉落在已回填的豆礫石表面上，形成較薄的一層隔離層，灌漿時(shí)就出現(xiàn)一個(gè)夾層帶或漿液滲不到豆礫石內(nèi)，形成隔離層上是純水泥漿結(jié)塊，隔離層下豆礫石疏松，已建的某工程，多次出現(xiàn)上述情況。而疏松層又成封閉狀態(tài)，實(shí)踐證明，補(bǔ)灌漿很難填滿疏松的豆礫石的空間。
當(dāng)圍巖較破碎時(shí)，已開(kāi)挖的洞段由于機(jī)械運(yùn)行的振動(dòng)，部份疏松石塊、石屑將掉在豆礫石面上或預(yù)制構(gòu)件上，（因時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，豆礫石下沉頂部無(wú)豆礫石）因破碎圍巖強(qiáng)度很低，，水泥漿將破碎巖塊石屑凝結(jié)后，強(qiáng)度也很底，對(duì)隧洞的整體結(jié)構(gòu)都有一定影響。由于頂部灌漿的滯后，還帶來(lái)其他一些影響豆礫石灌漿質(zhì)量的因素。