嶺頭亭隧道濕噴混凝土施工科技推廣應用

鄧道來

（中鐵二局京福項目經(jīng)理部 350100）

0 前言

經(jīng)濟的高速發(fā)展，帶來了社會基礎(chǔ)設施建設的快速發(fā)展。伴隨著“十二五”計劃的實施，我們國家的基礎(chǔ)設施建設將會迎來一個新的發(fā)展契機。尤其是在高速鐵路的建設方面，國家會加大力度進行投資和建設，對高速鐵路的質(zhì)量提出了新的要求，同時對高速鐵路施工技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)。在嶺頭亭隧道濕噴混凝土施工中，濕噴混凝土施工工藝取得了較好的成果。

1 工程概況

嶺頭亭隧道是京福鐵路客運專線上的隧道工程之一，位于福建省閩清縣境內(nèi)，全長4.11公里，隧道圍巖為凝灰?guī)r，以Ⅱ級、Ⅲ級圍巖居多。初期支護中均采用有C25濕噴混凝土形式，其中Ⅱ級圍巖噴射混凝土厚度5厘米、Ⅲ級圍巖噴射混凝土厚度15厘米、Ⅵ級圍巖噴射混凝土厚度25厘米、Ⅴ級圍巖噴射混凝土厚度28厘米，其中Ⅵ級圍巖、Ⅴ級圍巖段拱墻采用C30纖維混凝土。

2 濕噴混凝土在工程中的應用

2.1 原材料選擇

水泥：由業(yè)主組織招標的福建“金牛”牌425號普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)廠家提供。并附帶水泥質(zhì)量檢驗單，使用時觀察水泥是否受潮，庫存水泥量要能滿足7～10天的施工。砂：業(yè)主組織招標的永豐砂場提供，細骨料采用堅硬耐久的中粗砂，細度模數(shù)2.5。碎石：選用粒徑5～20mm的機碎石，骨料級配為連續(xù)級配。外加劑由四川省安岳縣吉盛化工有限公司生產(chǎn)的液體速凝劑和廈門宏發(fā)先科化工建材有限公司HPCA-600泵送劑，速凝劑促使混凝土迅速凝結(jié)，減少回彈量，泵送劑起減水作用。水：自來水均可用來拌制砼，施工前對水質(zhì)進行送樣檢測，各項指標要符合規(guī)范要求。

2.2 配合比確定

噴射混凝土設計等級為C25的砼，根據(jù)設計相求對濕噴混凝土施工工藝進行優(yōu)化，必須考慮混凝土和圍巖的粘接力。試驗室對配合比認真篩選，進行現(xiàn)場噴射砼試驗。經(jīng)過多次試驗分析比較，確定配合比如下：水泥：砂：碎石：水=1.00：1.96：2.21：0.47。外加劑摻量分別為：速凝劑4.5%、泵送劑0.8%、每立方米水泥用量420kg。施工中要根據(jù)砂的含水率的大小，調(diào)整施工配合比。

3 施工機械

3.1 攪拌站情況簡述

嶺頭亭隧道拌合站選用兩臺雙臥軸JS750L強制式攪拌機。在混凝土施工前，要對攪拌機進行全方位、立體式的檢查，確保各部分工作正常運行，可以有效防止在工作途中因機器原因，出現(xiàn)意外情況而影響施工質(zhì)量。電子自動計量，保證配料誤差不超過規(guī)范允許誤差，定期對攪拌機檢修保養(yǎng)，是確保攪拌機工作得以順利進行的必要保證。攪拌工作進行的時長控制可以很好的調(diào)節(jié)配料的拌合程度，因為混凝土既不能過度拌合也不能拌合程度不夠，所以在具體的工作過程中要進行規(guī)范的控制，一般情況下生產(chǎn)率規(guī)定為50M3/h。

3.2 混凝土運輸設備的相關(guān)講解

為了保證混凝土在工程使用中符合相關(guān)規(guī)定，就要在混凝土的運輸過程中多加注意。混凝土運輸罐選擇的容納量為6M3，罐體具有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)功能，其中正功能是為了防治混凝土在運輸途中過早的凝結(jié)，反轉(zhuǎn)功能則負責卸料，在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的功能下，實現(xiàn)了高質(zhì)量、低消耗、更環(huán)保的運輸混凝土。

3.3 混凝土噴射設備

嶺頭亭隧道選擇的混凝土噴射設備是成都“巖峰”牌濕法噴射機，該機器自帶流量泵和儀表能夠明確的告訴操作人員速凝劑的具體使用情況，便于施工和補充配料。該機器標準的出料能力是6M3/h。具體的混凝土噴射操作過程是操作人員在混凝土到達混噴機的噴口處時，及時的添加速凝劑和高壓風將混凝土噴射到巖石表面上。

4 隧道濕噴混凝土濕噴工藝

4.1 濕噴混凝土施工工藝

4.1.1 混凝土拌制運輸

混凝土在具體進行拌合操作時有規(guī)定的投放順序，砂子是最先投進攪拌機的配料，接下來是碎石的添加，然后再添加水泥和水，水是要在水泥投放之后才能加入水攪拌均勻。加入HPCA-600型泵送劑后需要攪拌2分鐘到4分鐘之間，有嚴格的時間規(guī)定是因為，2分鐘以內(nèi)的攪拌時間不能將泵送劑在混凝土中很好的攪拌均勻，4分鐘以上則會破壞泵送劑的性能，所以，無論是時間過長或者過短都會生產(chǎn)出不合格的混凝土，最終對工程整體質(zhì)量造成不良影響和安全隱患。

4.1.2 混凝土噴射工藝

在混凝土噴射工作進行前，需要將巖石表面用水和高壓風清理干凈。清理時要先從隧道的頂部開始，然后從上到下依次清理，直至到達隧道側(cè)壁的最底部，這樣清潔工作是為了讓巖石表面和混凝土緊密粘結(jié)，提高工程的質(zhì)量。在噴射時要從下而上的依次噴射，選擇這種和清潔順序完全相反的噴射方式，是為了保證噴射時的回彈料不會對清潔干凈的巖石造成污染，避免影響整體的噴射質(zhì)量。噴嘴到巖石表面的距離始終保持在一米，距離不會對噴射質(zhì)量造成影響，能影響噴射質(zhì)量的是風壓、速凝劑用量和噴射角度三個主要因素。風壓的大小要在實際的工作過程中靈活操作，速凝劑的用量標準為噴射拱頂?shù)挠昧柯愿哂趥?cè)壁的用量，噴射嘴的最佳噴射角度為和目標巖面成90度直角，從而保證混凝土噴射后有可靠的密實效果。根據(jù)施工經(jīng)驗，第一次噴射混凝土5～6cm厚度，一定的時間間隔再進行二次噴射混凝土至設計厚度。

4.1.3 在特殊情況中的混凝土噴射操作

并不是所有的工程都是“一般情況”，工程中經(jīng)常會出現(xiàn)一些特殊情況。例如設置鋼拱架的地方有巖石破碎現(xiàn)象，做好噴射混凝土工作就變得特別重要。在實際的噴射時要從填充拱架、巖石之間的空隙和巖石裂縫開始，噴射頭從拱架向拱頂處前進，對于鋼拱架的兩側(cè)必須進行重點的噴射，一定要將鋼拱架用混凝土密實到位，使其和混凝土形成一個完整的整體，增加受力能力。在噴射過程中難免會出現(xiàn)混凝土脫落現(xiàn)象，在混凝土脫落后一般要等待10到15分鐘，因為“掉和補”的時間間隔過短，會導致大面積的混凝土剝落，給工程造成很大損失和安全隱患。

4.2 濕噴工藝

4.2.1 濕噴工藝過程中的細節(jié)部分

混凝土噴射之前要先將有掉落跡象的巖石清理干凈，然后才是巖石表面的清理工作。每次噴射砼前都讓高壓風空吹上幾分鐘，清潔以往作業(yè)時留在機器中的殘留物。在實際的噴射過程中，濕噴機操作人員要根據(jù)具體的噴射情況來調(diào)節(jié)噴出風量，在噴側(cè)壁和噴拱頂時的風量都有不同要求見圖1。噴射手在具體的操作過程中，要根據(jù)風壓和噴料的擴散程度靈活的調(diào)整噴嘴和目標巖石表面的距離。例如噴射角度過大，會產(chǎn)生高低不平的波形噴面，并增加混凝土的回彈量，造成污染的同時也會浪費材料，增加工程成本。當噴射混凝土進行到了盲管區(qū)域，該區(qū)域的噴射必須進行正面噴射，這種噴射方式能夠保證盲管的背面形成透水縫隙。為了降低噴射清潔面的污染問題。噴射順序要從側(cè)面的底部漸漸噴射到拱頂，噴嘴在噴射過程中要有規(guī)律的做橢圓運動，以確保層層疊壓、噴料之間相互照應、整體噴射過程中不出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象。進行噴射工作時，有些地方在噴射后會出現(xiàn)滲水或是漏水以及小面積剝落現(xiàn)象，要及時的進行引排、堵漏和補噴等操作，以確保工程達到國家驗收標準。

圖1 機械手濕噴作業(yè)

4.2.2 選擇濕噴混凝土的原因

嶺頭亭隧道濕噴混凝土施工工藝，是符合設計要求的。濕噴混凝土在配料進行混合時，材料的準確控制，在每個過程中都有操作人員嚴格把關(guān)，可以減少誤差的發(fā)生，從而提高工程的質(zhì)量，達到設計要求。而干噴混凝土是對干料進行操作，而水的加入是在噴頭處讓操作員自己控制，這種方式下的工程質(zhì)量完全要依靠操作個人經(jīng)驗和工作習慣，工程質(zhì)量難以控制。如果從環(huán)境質(zhì)量方面考慮，濕噴混凝土比干噴混凝土的粉塵污染小，早期強度高，防水性能好，能夠保證工程質(zhì)量。

5 隧道施工的科技手段

嶺頭亭隧道施工遵守的基本原則就是：“愛護環(huán)境”、“內(nèi)實外美”和“動態(tài)施工”。因此，在隧道施工時，科學合理的施工就顯得特別重要，才能保證工程質(zhì)量達到國家優(yōu)質(zhì)工程標準，又不會破壞生態(tài)環(huán)境。在隧道施工中，重要的工序就是洞門的施工，要根據(jù)每座隧道的地形、地質(zhì)和線路位置不同，并符合設計要求，做好洞口的優(yōu)化方案是特別重要的。因此，在特殊情況下，可能由于隧道開挖可能給上坡地表造成不良影響，必須加強對洞口段的安全施工。洞口段是整個隧道工程的主體工程，在施工中要注意施工安全，在場地清理作施工準備時，應先清理洞口上方及側(cè)方有可能滑塌的表土、灌木以及山坡危石，保證了作業(yè)人員的安全。洞門兩側(cè)仰坡地層松軟破碎，宜采用漿砌片石或鋪種草皮防護。

6 需要解決的問題

一是要經(jīng)常對濕噴機和攪拌機等其它設備的維修保養(yǎng)，使用時能保持正常工作狀態(tài)；二是濕噴機混凝土操作中，混凝土堵管處理比較費時，應繼續(xù)優(yōu)化混凝土配合比，盡量減少混凝土堵管現(xiàn)象的發(fā)生，是持續(xù)噴射生產(chǎn)與減少工序循環(huán)時間的關(guān)鍵；三是對滴水、滲水部位的噴射混凝土的凝結(jié)時間隨噴射面滲水量的大小而改進濕噴混凝土施工工藝。濕噴混凝土技術(shù)在嶺頭亭隧道的應用，較好地解決了干噴混凝土存在的不足。但是，噴射混凝土占用罐車時間較長，導致施工單位投入大增。濕噴混凝土速度相對其他混凝土施工速度依然較低，制約著濕噴混凝土的發(fā)展和應用。

[1]閔娟，羅發(fā)勝，曾永軍.隧道濕噴混凝土配合比設計探討[J].

[2]閔娟，羅發(fā)勝，曾永軍.隧道濕噴混凝土配合比設計探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010

[3]周鴻，鐵路隧道工程施工技術(shù)應用[J].建筑經(jīng)濟2011（2）

[4]TB10621-2009高速鐵路設計規(guī)范（試行）[S].北京：中國鐵道出版社，2010

[5]鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[T].北京：中國鐵道出版社，2010