濕噴混凝土技術在保龍高速公路馬家寨隧道施工中的應用

康海鵬

【摘 要】馬家寨隧道是云南保龍公路的控制性長大隧道工程，施工中采用了先進的混凝土濕噴技術和設備。本文介紹了濕噴混凝土施工技術在馬家寨隧道的應用，希望能提供給各位同仁們參考學習。

【關鍵詞】公路隧道 濕式噴射混凝土 施工技術

隨著濕噴機械和相關材料、設備的生產技術不斷進步，濕噴混凝土將會作為一項成熟的施工手段得到廣泛的應用,本文簡單闡述了馬家寨隧道施工中應用濕噴混凝土技術的現狀。

1 原材料選擇及配合比確定

1.1原材料選擇

選擇原材料的原則是在滿足質量要求的前提下，盡可能采購當地材料，以降低工程成本。

水泥：保山博聞科技公司生產的太保山牌425號普通硅酸鹽水泥。

砂：為保證噴射混凝土的強度，選用硬質潔凈的怒江江砂（中砂），細度模數2.4。

碎石：為防止噴射混凝土時堵管和減少回彈，選用粒徑5～20mm的機制碎石，要求連續粒級，保證級配均勻并堅硬耐久。

外加劑：外加劑對混凝土拌合物的性能起關鍵作用，施工中選用咸陽外加劑廠生產的滿天星牌SDS液體速凝劑和SDB-2復合型泵送劑（該泵送劑中加入少量的防水劑）。速凝劑能促使混凝土迅速凝結硬化；泵送劑起減水作用，可以改善混凝土的可泵性，減少了噴射過程中堵管的可能性；防水劑使混凝土具有一定的抗滲能力，能有效控制少量裂隙水的滲出。

1.2配合比確定

噴射混凝土設計等級為C25。在進行配合比設計時，根據濕噴混凝土工藝要求，必須考慮到混凝土的可泵性及混凝土在受噴面上的附著性。實驗人員首先在試驗室進行配合比篩選，然后進行實地噴射試驗。實地噴射試驗的主要目的是：（1）觀察噴混凝土對受噴面的附著性，即受噴面上的新鮮混凝土是否會塌落；（2）現場噴射混凝土大板，以便試驗檢測試塊強度；（3）測試濕噴混凝土的回彈率；（4）觀察混凝土的可泵性。通過多次試驗比較，確定配合比如下：

水泥：砂：碎石：水=1.00:1.97:2.22:0.48。

外加劑摻量分別為：速凝劑5%，泵送劑0.8%，每立方米水泥用量424kg。施工中根據砂、碎石的含水率及時調整施工配合比。

2 施工機械

2.1攪拌站

選用2臺雙臥軸JS750L強制式攪拌機為主機，電子自動計量，應用工控微機實行半自動化控制，生產率50m₃/h。

2.2混凝土運輸罐

混凝土運輸罐容積為6m₃，罐體在柴油內燃機帶動下可以正轉或反轉，混凝土在運輸過程中正轉可以延緩混凝土的凝結時間，罐體反轉則向混凝土泵料斗中卸料。

2.3混凝土噴射設備

混凝土噴射設備為成都巖峰濕法混凝土噴射機，濕噴機自配流量泵和儀表以控制液體速凝劑的用量，濕噴機出料能力為6m₃/h。混凝土噴射手在自制簡易臺架上進行噴射作業，混凝土通過濕噴機輸送到噴嘴處，再添加速凝劑和高壓風把混凝土噴射到巖面上，完成噴射作業。

3 濕噴混凝土施工工藝

3.1混凝土拌制運輸

混凝土拌制時按砂→碎石→水泥→水的順序投料，加入SDB型復合泵送劑后攪拌2min以上，最多不能超過4min。根據現場經驗，攪拌時間小于2min，泵送劑在混凝土中分散不均勻，大于4min時可能破壞泵送劑的性能，影響混凝土的拌合質量。

混凝土在通過罐車運輸過程中，罐體應保持轉動以防止混凝土初凝。

3.2混凝土噴射工藝

噴射前用高壓風、水沖洗巖面。沖洗時從隧道拱頂開始，按從上到下的順序清洗至側壁底部。試驗表明，潔凈濕潤的巖面與混凝土粘結比較緊密。

噴射混凝土時從隧道最底處開始由下往上噴射，以避免回彈料污染已沖洗干凈的巖面，影響噴射混凝土的質量。

噴射操作手的噴嘴到巖面的距離1.0m是固定不變的，所以混凝土噴射質量取決于風壓、速凝劑摻量及噴射角度。噴射手應注意觀察風、速凝劑、混凝土成股狀流體噴出的關系。噴射混凝土時應嚴格控制風壓，風壓太小，無法滿足噴射混凝土粘結密實要求；風壓太大，噴射混凝土一觸及巖面（或上一噴層）就會被后續的強大沖擊力吹走，二者都會直接造成回彈的增加。速凝劑摻量大時，混凝土瞬間凝結，后噴的混凝土無法滲透鑲嵌到前一層混凝土中，就會被回彈掉，噴射時的粉塵也比平時大；速凝劑摻量小時，起不到加快混凝土凝結的作用。速凝劑在噴射側壁時比拱頂摻量略低一些。噴嘴盡量垂直巖面成90°角，以確保混凝土的密實效果，噴射時可以觀察到噴嘴與巖面的角度偏離直角愈多，噴混凝土材料回彈就越大。

噴射混凝土時應根據圍巖類別及水文地質情況，確定適宜的初噴層厚度，初噴層厚度過薄，粗骨料不易粘結牢固，會增加回彈量。初噴層過厚，混凝土自身重量超過其內部凝聚力或超過混凝土與巖面的粘結力，就會造成初噴層下墜掉落或形成空殼。根據設計的支護參數及現場施工情況，初噴層厚度確定為4～5cm，初噴10～15min后再繼續噴射混凝土至設計厚度。

3.3特殊情況下的混凝土噴射工藝

無鋼拱架支護，僅掛鋼筋網的地段，噴射后混凝土層面有時呈波浪形，噴頭垂直于巖面噴射則可使混凝土均勻分布，避免起伏。

設鋼拱架的地段，因巖石破碎，混凝土噴射工作顯得尤為重要。噴射混凝土必須從填充拱架和巖面之間的空隙、巖面裂隙開始。噴頭沿拱架從拱腳向拱頂移動。鋼拱架與圍巖之間的空隙必須用噴射混凝土填充密實，對于鋼拱架的兩側，必須進行一次或兩次補噴，并將鋼拱架用混凝土包裹嚴實（又能確保鋪設防水板時圓順、密貼），使其與噴射混凝土構成整體受力體系。

混凝土掉落部位的補噴，應在10～15min后進行，立即補噴只能引起更大范圍的混凝土垮落。

在有水地段，噴射混凝土與巖面的粘結力較差，混凝土垮落嚴重。噴射前應先設法排除巖石表面的滲漏水，然后進行混凝土噴射作業。

3.4施工中應著重注意的事項

（1）混凝土的拌和質量直接影響噴射效果，施工中應加強原材料檢測及混凝土拌和質量的控制。

（2）噴射前必須用水泥漿潤滑混凝土濕噴機和送料管，噴射結束后用水沖洗干凈管路內殘留的混凝土。

（3）噴射手應注意積累不同地質條件下濕噴混凝土施工經驗，不斷提高操作熟練程度和技術水平。

（4）工班長在噴射混凝土時要注意觀察拱腰至拱頂的巖面，加強勞動保護，防止混凝土和巖面的石塊在高壓噴射混凝土的沖擊下垮落傷人。

4 需要解決的問題

（1）積極探索混凝土濕噴設備的維修保養規律，使之能夠保持良好的工作狀態。

（2）混凝土堵管后處理費時較多，應繼續優化混凝土配合比，避免或減少混凝土堵管現象的發生。

（3）有水地段濕噴混凝土效果差，應繼續改進完善濕噴混凝土施工工藝，使其能夠適應不同地質地段施工。

濕噴混凝土技術在馬家寨隧道的應用，較好地解決了干噴混凝土存在的不足，也取得了一些施工經驗，但由于對濕噴混凝土工藝的認識和應用時間較短，諸如防止堵管、有水地段噴射混凝土工藝的研究都將是今后施工中急需解決的問題。濕噴混凝土由于粉塵少、回彈低、生產率高、混凝土質量穩定可靠，在保護施工人員的身體健康、提高經濟效益、保證工程質量等方面都有明顯的優勢。作為一種新的施工工藝，隨著濕噴機具的技術進步，其應用必將越來越廣泛。

(作者單位：中鐵二十局集團第二工程有限公司)