潮式噴射混凝土在隧道施工中的應(yīng)用與分析

程

1 概述

噴射混凝土在施工中的應(yīng)用，在全世界范圍內(nèi)已有近百年的歷程，由于其比模筑混凝土在諸多方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性，并隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，噴射混凝土在設(shè)備材料、工藝上的日趨成熟，進(jìn)而其應(yīng)用也非常廣泛。如地下工程的“新奧法”“挪威法”原理施工，都是以噴射混凝土為支柱的工藝。目前，雖然濕噴技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在工程中的應(yīng)用也越來越多，但是，由于其外加劑售價(jià)高、設(shè)備昂貴等原因，對(duì)濕噴技術(shù)的推廣應(yīng)用起到了一定的阻礙作用，另外考慮其干噴工藝產(chǎn)生的粉塵大、回彈大、水灰比難以控制的缺陷，目前施工現(xiàn)場(chǎng)較多使用的是潮噴工藝，以期達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。現(xiàn)就將潮噴混凝土的選擇、機(jī)具設(shè)備、勞動(dòng)力組織、原材料與配合比、優(yōu)缺點(diǎn)等方面進(jìn)行分析。

2 工程概況

忻保高速公路云中山特長(zhǎng)隧道位于山西省忻州市境內(nèi)，為云中山隆起區(qū)，山體高程1 000 m～1 900 m，隧道左、右線分離設(shè)，左線隧道 LK41+475～LK47+040，長(zhǎng)度為 5 565 m;右線隧道RK41+455～RK47+030，長(zhǎng)度為 5 575 m，屬于特長(zhǎng)隧道。其中TS-L8合同段:左線隧道 LK41+475～LK44+500、右線隧道RK41+455～RK44+500，施工任務(wù)由山西路橋二公司承建，初期支護(hù)采用C25噴射混凝土，噴射混凝土14 728 m3。

3 潮噴混凝土的選擇

1)云中山特長(zhǎng)隧道是忻保高速公路制約性工程，對(duì)噴射混凝土施工質(zhì)量要求高，而且本工程噴射混凝土14 728 m3，工程量較大，如果采用干噴施工，材料用量過大，如果采用潮噴施工，設(shè)備投資較高、外加劑單價(jià)高，綜合考慮，本工程采用潮噴施工。2)云中山特長(zhǎng)隧道本合同段承建任務(wù)均為上坡施工，施工通風(fēng)壓力較大，如采用干噴施工，產(chǎn)生大量粉塵，操作人員的作業(yè)環(huán)境差，對(duì)人身健康產(chǎn)生一定的影響，且增加隧道通風(fēng)壓力，而采用潮噴施工，骨料預(yù)加少量水，使其呈潮濕狀，再加水泥拌和，從而降低上料、拌和和噴射時(shí)產(chǎn)生的粉塵，改善了施工環(huán)境。3)采用濕噴施工，而且其操作簡(jiǎn)單，但設(shè)備投資大、操作及維修不方便，液體速凝劑售價(jià)高。采用潮噴施工，雖然也有一定的缺陷，但優(yōu)越于干噴施工。在施工中，我項(xiàng)目部選擇有豐富經(jīng)驗(yàn)的噴射手，以至更好地控制施工質(zhì)量。4)云中山特長(zhǎng)隧道，圍巖整體穩(wěn)定，開挖后采用潮噴工藝施工噴射混凝土，可滿足初期支護(hù)施工的要求，不會(huì)影響下道工序的銜接施工。根據(jù)云中山特長(zhǎng)隧道總體要求、質(zhì)量要求及環(huán)境條件，采用潮噴工藝施工應(yīng)該是必要的。

4 施工機(jī)具設(shè)備的選擇與配備

4.1 施工機(jī)具設(shè)備選擇

目前，在施工中普通采用PE-5B型混凝土噴射機(jī)，其具有以下特點(diǎn):1)技術(shù)先進(jìn);2)購(gòu)置費(fèi)用低，配件易購(gòu)買，維修方便，且操作容易;3)體積較小，廣泛使用于礦山、隧道、涵洞、地鐵、水電工程等;4)結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定，便于維護(hù)保養(yǎng);5)使用壽命長(zhǎng)。

4.2 施工機(jī)具配備

自動(dòng)計(jì)量拌合站500型2座，6 m3混凝土運(yùn)輸罐車6臺(tái)，噴射機(jī)6臺(tái)(每座隧道3臺(tái))。

4.3 人員配備

以一臺(tái)噴射機(jī)為例:噴射手2人、司機(jī)1人、上料5人。

5 原材料與配合比的選擇

5.1 原材料選擇

1)水泥:P.O42.5普通硅酸鹽水泥;2)砂:選用中粗砂，根據(jù)當(dāng)?shù)氐夭那闆r;3)碎石:級(jí)配良好，5 mm～10 mm;4)速凝劑:嚴(yán)格控制其摻量;5)減水劑:為滿足強(qiáng)度要求，適當(dāng)摻加減水劑。

5.2 配合比的擬定

以素混凝土配合比:C∶S∶G∶W=1∶2∶2∶0.45 為基準(zhǔn)配合比 ，分別摻入不同外加劑進(jìn)行試配。

配合比(一):GQ-9速凝劑及GQ-1A減水劑。其配合比為C∶S∶G∶W∶GQ-9∶GQ-1A=1∶2∶2∶0.45∶0.04∶0.01 。

配合比(二):ADD-8速凝劑及ADD-NS減水劑。其配合比為C∶S∶G∶W∶ADD-8∶ADD-NS=1∶2∶2∶0.45∶0.04∶0.012。

其結(jié)果見表1。

表1 配合比結(jié)果表

可見摻入外加劑的兩種配合比均滿足C25強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，但綜合考慮其外加劑單價(jià)及與材料匹配性，及現(xiàn)場(chǎng)混凝土和易性，決定采用配合比(二)，再經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)及比重?fù)Q算，最終配合比(二)經(jīng)過修正，得到:

C∶S∶G∶W∶ADD-8∶ADD-NS=1∶2.14∶2.11∶0.47∶0.04∶0.012。

6 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

1)原材料影響。同種材料，分A(水洗過)和B(未水洗)進(jìn)行試拌，同一塊巖面上噴射，A比B具有混凝土強(qiáng)度高，粘結(jié)力大，回彈小等優(yōu)點(diǎn)，說明集料的干凈性對(duì)噴射混凝土很重要。

2)施工溫度影響。當(dāng)溫度過高時(shí)，水泥凝結(jié)時(shí)間加快，摻速凝劑后的混凝土其終凝時(shí)間和后期強(qiáng)度都不利。因此，應(yīng)采取措施控制好噴射混凝土溫度。

3)噴射層厚度的影響。一次噴層厚度太大，在自重作用下，噴層會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)裂而引起坍落;太小時(shí)會(huì)引起回彈過大，噴層僅留砂漿，影響噴射質(zhì)量。因此，應(yīng)控制噴層厚度。

4)風(fēng)壓的影響。風(fēng)壓過大會(huì)造成噴射速度太高而加大回彈量，風(fēng)壓過小會(huì)使噴射力減弱，影響混凝土密實(shí)性，進(jìn)而影響其強(qiáng)度。因此，應(yīng)控制好施工時(shí)的風(fēng)壓。

7 實(shí)施后效果分析

1)噴射完成后跟蹤檢查，未發(fā)現(xiàn)表面裂紋的產(chǎn)生。2)對(duì)噴射混凝土試件切開檢查，其表面氣孔多呈橢圓形，閉合相互不連通，不會(huì)降低抗?jié)B性能，且28 d試件強(qiáng)度符合要求。3)通過鉆芯取樣，噴射厚度基本滿足要求。

8 結(jié)語(yǔ)

1)從防水角度考慮，分層噴射，效果會(huì)比較好。2)混凝土配合比計(jì)量必須精確，應(yīng)加強(qiáng)檢查力度，使計(jì)量設(shè)備始終處于受控狀態(tài)，進(jìn)而才能更好地保證初期支護(hù)的防水效果和質(zhì)量要求。

[1] GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[2] TJ 042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 朱冠華.錨桿噴射混凝土支護(hù)在公路邊坡防護(hù)中的運(yùn)用[J].山西建筑，2009，35(25):297-299.