淺談隧道初期支護(hù)濕噴混凝土施工

摘要：混凝土濕噴工藝由于其“綜合成本低、社會效益好、環(huán)境污染小”的優(yōu)點(diǎn)在隧道施工中逐步占據(jù)了主導(dǎo)趨勢，并成為鐵道部強(qiáng)制要求實(shí)施的工藝。混凝土濕噴施工能巨大地改善隧道施工作業(yè)環(huán)境。縮短噴射混凝土的作業(yè)循環(huán)，更尤為重要的是以濕噴工藝為依據(jù)構(gòu)建噴射混凝土質(zhì)量保證體系，以確保噴射混凝土質(zhì)量符合設(shè)計要求。本文結(jié)合新嶺隧道濕噴施工為例論述了隧道初期支護(hù)濕噴混凝土施工工藝流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：隧道 支護(hù) 混凝土 濕噴 工程實(shí)例

1 工程概況

新建鐵路沈陽至丹東客運(yùn)專線本溪段新嶺隧道遼寧省本溪市境內(nèi)，雙線隧道，里程為DK44+255～DK45+

794.91，全長1539.91m。隧道位于直線上，隧道進(jìn)口至出口段坡度為17.38‰的上坡，隧道最大埋深約為110.99m。其中隧道圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜，對隧道施工有較大影響，左右線間距為4.6m。全隧初期支護(hù)噴射混凝土采用濕噴工藝進(jìn)行施工。

2 初期支護(hù)濕噴混凝土施工

2.1 設(shè)備選用 新嶺隧道初期支護(hù)噴射混凝土施工采用耿力TY-500型噴射機(jī)，該機(jī)是TY系列轉(zhuǎn)子活塞式濕噴機(jī)。

2.2 混合料的控制及配合比優(yōu)化 用細(xì)度模數(shù)為2.5～3.2、級配優(yōu)良的中粗砂或機(jī)制砂作為細(xì)集料。砂率一般為45%～55%，含水率宜控制在5%～7%。粗集料選擇5～10mm的碎石。水泥選用普通硅酸鹽水泥（PO.425），其與混凝土設(shè)計標(biāo)號相適應(yīng)，且其技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)定。根據(jù)試驗(yàn)配比設(shè)定外加劑添量，即為水泥重量的2%～4%。結(jié)合場地條件和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，混凝土塌落度宜控制在180～200mm之間，塌落度過小易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，塌落度過大噴射時混凝土難以自穩(wěn)、易塌落、回彈量較大，同時速凝劑的用量增大，混凝土強(qiáng)度也得不到保證。

2.3 噴射巖面檢查處理 噴射前應(yīng)測量受噴圍巖的基本尺寸，并要求隧洞外輪廓較為光順，欠挖部位應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)鑿，敲幫找頂、清除浮石，之后用高壓水或高壓風(fēng)將受噴面上的污泥、灰塵及細(xì)巖清除干凈。對滲漏水地段，應(yīng)查明水源，做好防排水措施。必要時用鑿巖機(jī)鉆孔作掌子面及周邊圍巖的排水。以防止噴射混凝土與圍巖間的水阻礙混凝土的粘結(jié)及延緩混凝土強(qiáng)度提高。

2.4 噴射手培訓(xùn)及濕噴操作要點(diǎn) 定期組織噴射手參加技能培訓(xùn)，以增加其對濕噴技能知識儲備，提高其技能水平。施工時，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，適當(dāng)調(diào)整噴射角度、噴射距離、風(fēng)壓和混凝土塌落度。施作時軟管長度不宜大于20m，隧道拱頂作業(yè)時風(fēng)壓宜控制在0.3～0.5Mpa，邊墻濕噴作業(yè)時風(fēng)壓宜控制在0.2～0.4Mpa。①噴射角及距離：通常要求噴嘴與巖面垂直，邊墻噴射時，為了將混凝土噴射到混凝土頂端，先將噴嘴向下俯10°再噴射；以直徑方向噴射拱部混凝土，如果鋼筋網(wǎng)和格柵蓋住作業(yè)面，噴頭可稍加傾斜，但要控制在70°以內(nèi)。噴射時，作業(yè)面與噴嘴之間的角度不宜過小，以免使混合料在作業(yè)面上滾動形成波形噴面，增大回彈量，進(jìn)而破壞噴射效果；以混凝土最小回彈及最高強(qiáng)度為基準(zhǔn)設(shè)定噴射距離（通常是0.6～1.2m）。②噴射順序和時間間隔：噴射時，要按“邊墻→拱腳→拱頂”的順序由下而上分層分段噴射。分層噴射一層的混凝土厚度不宜超過6cm；噴射過程中，第一層與第二層的時間間隔必須控制在15～20min以內(nèi)。噴射前，先對作業(yè)面進(jìn)行找平，噴頭呈S形或螺旋狀勻速施噴，每圈壓前面半圈，繞圈直徑不宜超過30cm，每次的噴射長度應(yīng)根據(jù)混凝土速凝效果決定以求噴出的面層平順光滑；在下層噴射前應(yīng)保證上層達(dá)到一定強(qiáng)度，每次噴射長度宜為3～4m。③回彈量調(diào)整：噴射過程中由于巖面、鋼筋或骨料相互碰撞而從受噴面上彈落下來的拌和物稱為回彈量，其根據(jù)噴射位置、空氣壓力、水泥用量、水灰比及骨料最大粒徑和級配等決定，噴射初期回彈量較大，當(dāng)其形成塑性層后則粗骨料易嵌入回彈量則會減小，因此應(yīng)調(diào)整噴射厚度來控制回彈量；同時由于回彈料中水泥含量小且主要為粗骨料，因此其不宜用于重新使用而影響最終的噴射質(zhì)量。④整平：對噴射層進(jìn)行整平對提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及耐久性均有利，但對其進(jìn)一步追加振動平整則會產(chǎn)生負(fù)面影響，即可損壞混凝土與鋼筋間的粘結(jié)并易在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，但依靠噴射自然形成的面層則過于粗糙并對后期二襯防水板的鋪設(shè)產(chǎn)生影響，因此施工中在噴射混凝土初凝后則用刮刀將多余混凝土刮掉，之后用噴漿或抹灰漿對其找平。⑤養(yǎng)護(hù)：混凝土終凝兩小時后開始為期7天的灑水養(yǎng)護(hù)；外界氣溫在5℃以下時禁止噴水養(yǎng)護(hù)，以免引發(fā)凍裂病害。

2.5 噴射混凝土施工應(yīng)注意的問題 ①隧道開挖后及時噴射混凝土，以免巖體松動影響工期進(jìn)度。②根據(jù)施工要求設(shè)定速凝劑摻量，并均勻拌和。③噴層表面是否平整光滑，主要取決于水灰比的控制是否得當(dāng)，因此在施工過程中要嚴(yán)格按設(shè)計要求設(shè)定水灰比。④依據(jù)場地條件設(shè)定噴射移動軌跡，切要緩慢移動，待混凝土厚度達(dá)到設(shè)計要求才移開，然后逐塊擴(kuò)大噴射范圍。⑤有鋼架時，鋼架與圍巖間隙必須以噴射混凝土填充密實(shí)，要將鋼架覆蓋。

2.6 安全措施 ①噴射前，仔細(xì)檢查施工地段的圍巖情況，及時清理浮石、危石，排除安全隱患。②在已襯砌或圍巖相對穩(wěn)定的地段布設(shè)噴射機(jī)，并確保工作面照明和通風(fēng)條件良好。③噴射時，按設(shè)計要求設(shè)定水壓、風(fēng)壓，事前采取防塵措施。④切忌風(fēng)嘴對人，以免造成人員傷亡。

2.7 工程實(shí)例 新嶺隧道整個濕噴施工過程中的經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)砂子細(xì)度模數(shù)控制在2.5～3.2之間、石子粒徑控制在5～10mm（最大粒徑不大于15mm）、混凝土塌落度控制在180～200mm時，TY-500濕噴機(jī)速凝劑計量泵流量調(diào)節(jié)螺桿示數(shù)調(diào)至6.5左右時，其噴射速度和噴射效果都較好。正常噴射情況下實(shí)際生產(chǎn)率能達(dá)到5方/h（該機(jī)的額定生產(chǎn)率為6方/h），噴射混凝土的1d、28d強(qiáng)度均能滿足設(shè)計及規(guī)范要求；回彈量在8%～10%左右，遠(yuǎn)小于干噴施工回彈量的30%，大大地降低了施工成本。

3 結(jié)束語

混凝土濕噴施工工藝已在新建鐵路沈陽至丹東客運(yùn)專線本溪樞紐新嶺隧道、唐家堡子隧道、趙地溝隧道、威寧營隧道、小明山隧道施工中得到推廣應(yīng)用，施工效果可圈可點(diǎn)。隨著隧道濕噴技術(shù)和設(shè)備的更新，濕噴工藝以其高效、環(huán)保、高能等優(yōu)點(diǎn)，將在我國鐵路、公路隧道及其他地下工程施工防護(hù)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

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