TBM开挖料用于路基基层试验研究

TBM开挖料用于路基基层试验研究

荆文军1张金海2李玉才3朱永康4王成文5陈大帅6

（张金海 华能澜沧江水电股份有限公司） （荆文军 李玉才 朱永康 王成文 中国水利水电第四工程局有限公司）

（陈大帅6 河南海纳建设管理有限公司）

摘要：TBM设备作为一种掘进设备，其广泛运用于隧道的掘进，TBM在掘进的过程中，通过前端的刀片旋转前进，将隧道岩石进行切割、破碎，实现隧道的贯通，通过对12#隧道掘进过程中切割、破碎的石渣料进行研究，结果表明：12#隧道TBM石渣料级配较好，材料检测指标满足规范要求，可应用道路底基层级配碎石的铺筑。

关键词：隧道 TBM 石渣 拌制 级配碎石

引言：GX水电站位于西藏自治区境内，前期项目为道路工程，包含4#隧道、12#隧道及6#隧道，其中4#道路隧道长度1724m，12#道路隧道长度896m，6#道路隧道长3647m，隧道采用TBM设备掘进开挖，TBM设备在掘进过程中前端的刀头将岩石进行切割、破碎后通过皮带运输出来，对12#隧道TBM掘进的石渣进行了研究，从研究结果来看，石渣料级配良好，符合本工程设计文件对级配碎石的要求，可用来铺设路面底基层级配碎石，为工程节约了成本。

一、原材料检测结果

1.1石渣检测结果

  本次试验选用12#隧道TBM设备掘进过程中产生的石渣料，围岩等级为Ⅲ类围岩（微风化花岗闪长岩）为主，占比88.0%，Ⅳ围岩约占10.0%，Ⅴ类围岩占比2%，掘进区岩石类型主要为花岗岩及花岗闪长岩，岩体风化程度呈中分化至微新状，岩体单轴饱和抗压强度一般为70-150MPa，整体岩层较好，设计文件要求级配碎石的最大粒径为53mm，为此将石渣料过53mm的筛网，对过网的石渣进行了检测，试验结果表明：颗粒级配、液塑限、压碎指标、针片状及0.075mm以下粉尘含量均满足规范要求，具体检测结果见表1、表2。

表1                         石渣检测结果

表2                          石渣筛分结果

TBM石渣料筛分曲线图：

1.2水

采用山泉水，检测指标均满足拌合用水要求。

二、配合比试验

2.1室内击实试验

   试验用料为12#隧道TBM掘进产出的石渣，从料场将石料取回来以后，取有代表性的试样测定风干含水率，预定5个不同含水率，依次相差0.5%～2.0%，有2个大于和小于最优含水率，浸润4小时进行试验，制样完成后，采用重型击实法进行试验，经过试验，最佳含水率为4.8%，最大干密度为2.286g/cm3，具体击实试验结果见表3。

表3                      室内击实试验结果

    由于存在超大颗粒，试验一的超大颗粒含量为11.7%，修正后的最大干密度和最优含水率分别为2.357g/cm3和5.5%；试验二的超大颗粒含量为12.6%，修正后的最大干密度和最优含水率分别为2.359g/cm3和5.5%，平均最大干密度和最优含水率为2.358g/cm3和5.5%。       

2.2 CBR强度试验

取代表性的风干试样，用木碾捣碎，土团应捣碎过5mm的筛孔，用40mm筛筛除大于40mm的颗粒，并记录超尺寸颗粒的百分数，用40mm筛筛除大于40mm的颗粒，并将记录超尺寸颗粒百分数，按最佳含水率制备3个试件，掺水将试料充分拌匀后装入密闭容器或者塑料口袋浸润，浸润4个小时，制备三种干密度试件，使试件的干密度控制在90%～100%之间，每层击数分别为30次、50次和98次，采用静压一次成型试件。

成型完毕后进行4天泡水，进行膨胀量、吸水率及CBR强度试验，从水槽中取出试件，倒出试件顶面的水，静置15分钟，然后卸去附加荷载和多孔板、底板和滤纸，并计算试件的密湿度和密度的变化，从试验结果可以看出，压力值越大，贯入量越多，两者成正比关系，当击实30次时膨胀量为0.7%，吸水量63.7g，CBR结果为88.1%，击实50次时膨胀量为0.4%，吸水量53.3g，CBR结果为121.0%，击实98次时膨胀量为0.1%，吸水量18.9g，CBR结果为108.6%，试验结果满足本公路项目对底基层级配碎石的要求，具体的试验检测结果见表4。

表4            膨胀量、吸水量及CBR试验结果

                   （击实30次贯入量与压力关系曲线）

 （击实50次贯入量与压力关系曲线）

                （击实98次贯入量与压力关系曲线）

三、结论

   从室内试验结果及现场应用来看，12#隧道TBM石渣料级配良好、液塑限指标、压碎指标、微颗粒含量、CBR试验结果均满足本工程对底基层级配碎石的要求，施工过程中严格控制骨料的级配，同时试验室在过程中加强质量控制，以确保工程的质量。

参考文献：

[1]王心宇. 水泥稳定碎石基层试验检测实例分析.工程地质学,2020-05.