濕噴混凝土技術在隧道施工中的應用

李夕兵

（中鐵十一局集團第五工程有限公司，重慶 400037）

噴射混凝土技術是新奧法隧道施工中一項關鍵技術，它借助噴射機械，將速凝混凝土噴向巖石或結構物表面，使巖石或結構物得到加強和保護。其與干噴相比，具有可有效地減少回彈、降低粉塵、加大一次噴層厚度、提高噴射砼質量、生產效率高等優點。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。但目前，從我國總體隧道施工技術水平看，由于實際工作中缺乏對噴射混凝土支護作用重要性的足夠認識，致使它的發展落后于隧道其他施工技術，噴射混凝土是目前隧道施工中的薄弱環節。在此，本文簡要闡述噴射混凝土技術在隧道施工中的應用，以供參考。

1 噴射混凝土技術概況

1.1 噴射混凝土工藝原理及特點

將摻速凝劑的混凝土用噴射機噴向巖石或結構物表面，從而使巖石或結構物得到加強和保護。噴射混凝土密實型及整體性控制與普通澆注混凝土的振搗密實原理不同，噴射混凝土通過高速射流密實，其密實度與射流過程密切相關。噴射混凝土施工簡便，省去支模、澆筑和拆模工藝，施工進度加快，且較普通混凝土密實度高，強度和抗滲性能好。

1.2 噴射混凝土的主要作用

（1）填充出露的節理和裂隙，提高圍巖整體的強度和穩定性。

（2）混凝土是唯一能夠與圍巖大面積的、牢固接觸的一種支護方式。

（3）通過接觸面的附著力和剪力，作用在噴射混凝土上的外力分散在圍巖上，防止局部掉塊，在隧道壁面附近形成一個承載環，控制了圍巖的應力釋放。

（4）填平圍巖的凹面，阻止應力集中，加強了軟弱層。將土壓傳遞到鋼支撐和錨桿，開挖后，及時覆壁面，防止圍巖風化。

2 原材料選擇及配合比確定

2.1 原材料選擇

2.1.1 水泥

選用P.O425、P.O525普通硅酸鹽水泥，其技術指標符合規定。

2.1.2 砂

為保證噴射混凝土的強度，選用硬質潔凈的中砂，細度模數小于2.4，含泥量為2.6%，或使用級配良好的機制砂。

2.1.3 碎石

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

2.1.4 拌和用水

工程中多以飲用水作為拌合用水，而pH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量（SO42－）超過水量1%的水，含有影響水泥正常凝結和硬化的有害物質的水均不得使用。

2.1.5 速凝劑

速凝劑對混凝土拌合物的性能起關鍵作用，水灰比為0.4時摻有外加劑的水泥漿初凝時間＜5 min，終凝時間＜10 min，產量為水泥用量的3%～6%，一般取4.5%為宜。

2.2 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。經試驗確定其配合比為：灰骨比為：1∶4；水灰比為：0.45～0.50；每立方米噴射混凝土水泥用量為427 kg；每立方米噴射混凝土摻速凝劑19.2 kg。施工中根據砂、碎石的含水率及時調整施工配合比。

3 濕噴混凝土施工工藝

3.1 施工準備

（1）檢查受噴面輪廓尺寸，并加以修整，使之符合設計，若有松散、破碎部分須清除干凈。

（2）有明顯滲水地段應事先做好防排水處理。

（3）噴射前用高壓風、水沖洗巖面，并將表面軟弱破碎巖石清掃干凈。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。

（4）備好腳手架或工作平臺及護鐵紗罩。

（5）檢查機械、管道、安全閥、壓力表是否完好，并進行試運行。

（6）在拱頂、邊墻或巖面上做好設計噴層厚度標志。

3.2 濕噴作業技術要點

（1）混凝土拌制時按砂→碎石→水泥→水的順序投料，攪拌采用全自動計量強制式攪拌機，施工配料嚴格按配合比進行操作；加入復合泵送劑后攪拌2 min以上，最多不能超過4 min，以免影響混凝土的拌合質量。

（2）噴射混凝土時從隧道最底處開始由下往上、以S曲線移動進行噴射，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；后一次噴射應在前一次混凝土終凝后進行，若終凝后1 h以上再次噴射，應用風水清洗混凝土表面；隧道從兩側邊墻底部開始噴射，噴射到拱頂中心線位置閉合，完成一環噴射混凝土的一次試噴。

（3）噴射混凝土時應嚴格控制風壓。風壓太小，會使噴射力減弱，無法滿足噴射混凝土粘結密實要求，甚至達不到設計和規范要求；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，二者都會加大骨料的反彈，從而直接造成回彈的增加。一般起始風壓≥0.5 MPa才能開機操作，并根據噴頭出料情況調整風壓，邊墻作風壓應控制在0.3～0.5 MPa之間，拱部控制在0.4～0.65 MPa之間。

（4）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：Ⅱ類圍巖分3次，Ⅲ類圍巖分2次，Ⅳ類圍巖分1～2次；采用濕噴，經現場測定初噴層厚度確定為4～5 cm，第二次噴射厚度可達10 cm以上。

（5）無鋼筋網噴射時，噴嘴盡量垂直巖面成 90 °角，并偏向剛噴射部位（傾斜角控制在10 °內），保持0.8～2 m的距離，以確保混凝土的密實效果，對掛有鋼筋網的受噴面，噴油略傾斜，距離則宜控制在0.6～1.0 m范圍內。

（6）噴頭應均勻地按螺旋軌跡運行，分區段，一般不超過6 m，自上而下，一圈壓半圈，緩慢移動，每圈直徑15～20 cm；若受噴面不平，應先噴凹坑找平。

（7）在噴射混凝土終凝1 h后進行灑水養護，保持噴射面濕潤，養護時間不少于7 d。

4 濕噴混凝土施工中的注意事項

（1）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。

（2）嚴格控制工作機的風壓在0.15～0.2 MPa范圍內。

（3）嚴格控制水灰比，以剛噴射的混凝土表面有一層暗弱光澤為度。

（4）滲水地段的處理，當水量不大時，在噴射混凝土前用壓縮空氣吹掃，噴射混凝土配料及拌料按正常施工程序進行；當水量較大時，在開始噴射時適當減小用水量，噴射由遠而近，臨時加大速凝劑摻量（≯5%）逐漸合攏，止水后，必須緊接著用正常速凝劑產量的噴射混凝土封閉。

（5）在噴射過程中，噴射手要時刻注意觀察噴嘴情況，一旦堵管，要讓助手立即與操作司機聯系，停機，關風，檢查管路是否暢通。

（6）對局部噴射混凝土過厚的情況，在掛防水板前一定要將突出部分混凝土剔除。因為這種情況有可能頂破防水板，更有可能在初期支護和二次襯砌之間形成點接觸，造成局部應力集中而導致二次襯砌表面開裂。

（7）混凝土噴射后至下一循環放炮時間，應通過試驗確定，一般不小于4 h，放炮后應對混凝土進行檢查，如出現裂紋，應調整放炮間隔時間或爆破參數。

（8）在混凝土凝結之后，需要對噴射混凝土的強度進行檢測。在進行強度檢測時，應采取切割鉆芯法取樣，以接近噴射混凝土的真實情況，若采樣的混凝土無法達到設計要求，則應及時采取措施進行補救。

（9）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。

5 結束語

綜上所述，濕噴混凝土技術在隧道工程的應用，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，且由于濕噴混凝土具有粉塵少、回彈低、生產率高、混凝土質量穩定可靠等特點，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，噴射混凝土在隧道防護中將會發揮越來越重要的作用。

1 王清江.隧道濕噴混凝土施工技術[J].國防交通工程與技術，2010（3）

2 朱春陽.濕噴混凝土在隧道施工中的應用[J].西部探礦工程，2009（B03）

3 張 碩.談隧道濕噴混凝土施工工藝[J].山西建筑，2009（8）