隧道濕噴混凝土施工控制技術

摘 要：濕噴混凝土的質量較容易控制，噴射過程中的粉塵和回彈量較少，是隧道施工中廣泛采用的噴射方法。文章詳細闡述了噴射混凝土施工方法和濕噴混凝土施工故障的預防和處理，為同類工程施工積累了可供借鑒的技術資料。

關鍵詞：隧道；施工；濕噴混凝土

1 濕噴混凝土施工方法

細骨料應采用粗砂或中砂，應潔凈，保證含泥量小于3%，小于0.075 mm的顆粒含量小于20%，具有大于2.5的細度模數。粗骨料選用卵石或碎石，保證其級配滿足要求，最大粒徑小于15mm，如果速凝劑為堿性時，嚴禁采用活性二氧化硅石料。采用的水應保證水質滿足相關規定的工程用水標準要求，嚴禁使用含有影響水泥正常硬化與凝結的有害雜質。應采用強度等級大于42.5MPa的水泥，根據實際情況摻加質量合格的外加劑，普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥在噴射混凝土時優先采用，遇到有特殊要求的時候，應根據實際情況采用特種水泥，如早強水泥在遇到軟弱圍巖的時候采用。應采取有效措施保證水泥不變質，水泥在使用時應強度復驗合格，并且要求其終凝時間小于10min，凝時間不大于5min。速凝劑的最佳摻量根據水灰比、水泥品種經試驗確定。按設計比例將水、水泥和骨料拌和均勻，拌和好的混凝土混合料經濕式噴射機壓送至噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴出。噴射混凝土施工工藝見圖1。

圖1濕噴射混凝土施工工藝

具體施工方法為：（1）噴射作業技術要求。風壓取決于干拌合料配合比、砂石含水率、級配、輸送高程、距離、管的數量及彎曲半徑等。為減少粉塵，降低回彈率，保證噴砼質量，噴射施工時，應確保風壓壓力大小適當，風壓穩定。對于短距離輸料，噴射機的水平輸送距離和風壓關系為：輸料管長度（m）×0.01=空載壓力（kpa）×100，輸料管長度（m）×0.013+1=工作壓力（kpa）×100，當輸送方向為垂直向上時，應采用比水平輸送增加20～30 kpa/10 m的風壓。水壓應比采用的風壓大50～100 kpa，為充分濕潤干拌合料，在噴頭水環處應形成水霧。系統水壓在噴射作業區應大于400 kpa，不足時可利用壓力水箱來提高水壓。（2）控制噴射混凝土配合比。水膠比：宜控制在0.4-0.5之間，根據混凝土噴射強度試驗而定；用水量：根據混凝土坍落度要求確定；膠凝材料用量：根據水膠比和用水量計算確定，但不宜小于400mg/m3；砂率：宜為45%-60%。和易性：噴射混凝土拌合物應無離析和泌水、黏聚性好；稀薄流噴射混凝土最適宜坍落度為8-12cm，稠密流噴射最適宜坍落度為10-16cm。早期強度：按照《回彈法測試混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23）測試噴射混凝土早期強度時，其24h抗壓強度不低于10MPa。（4）噴射距離與噴射角度。根據噴混凝土最高強度、最小的回彈、噴頭出口壓力大小來確定噴射距離。保證料束集中、噴射情況能看清，，回彈量小、噴頭出口壓力0.6～1.2 m為宜。具體的噴射距離由噴射手應視具體情況適當選用。巖面與噴嘴的角度一般應為90°，但噴邊墻時，宜將噴嘴略向下俯10°左右，使混凝土束噴射在較厚的混凝土頂端，使混凝土束噴射在呈粘塑性狀態的混凝土上，避免料束中的粗骨料直接與巖面撞擊，減少回彈量。（5）噴射一次厚度的確定。噴射層與受噴面間的粘結力和噴混凝土顆粒間的凝聚力決定了一次噴射厚度。厚度太大會減弱混凝土顆粒間的凝聚力，厚度太薄會增大回彈率，引起混凝土與巖面脫離及大片坍落。適宜的一次噴射厚度就是混凝土層在不脫落、不錯裂的情況下達到的最大厚度。噴射部位決定分層噴射厚度，見表1。分層噴射厚度一般為粗骨料最大粒徑的二倍，如一次噴射厚度小于5cm，使用石子的最大粒徑也要相應減小。（6）分層噴射的間隔時間。速凝劑摻量、水泥品種、水灰比大小、速凝劑種類、施工溫度決定分層噴射合理的間隔時間。（7）噴射順序。噴射施工按一定順序有條不紊地進行，噴射作業區段的寬度依坑道具體條件而定。一般應以1.5-2.0米進行。對于水平坑道，噴射的順序應先墻后拱，自下而上。如巖面凹凸不平時，應先噴凹處找平，然后向上噴射。噴射時噴嘴料束應呈旋轉軌跡運動，一圈壓半圈，縱向按蛇形進行。如因工程需要適當美觀時，可在噴混凝土表面上再噴射一層同標號水泥砂漿，此時噴射順序應自上而下，噴頭料束呈橫掃方式運動，不能旋轉或停留，以使表面平整光滑。當巖石松散或處理坍塌時，噴射作業應緊跟作業面，初噴應先拱后墻，復噴則先墻后拱。（8）噴射操作。對不同的噴射機，要嚴格按規定的操作方法進行操作，否則容易發生堵管、反風等現象。噴射機的開、停順序為：開動時，先開風后給水，最后開電供料；停止時，先停止供料，待料罐中的存料噴完后再停電，最后關水停風，同時要根據輸送距離的變化，隨時調整風壓、噴嘴的操作，噴射開始時先給水再送料；結束時，先停風后停水。在噴射時，要隨時觀察圍巖、噴層表面、回彈和粉塵等情況，及時調整水灰比。當噴嘴不出料時，應將噴嘴對準前下方，避開人員。處理堵管時的工作風壓不得超過0.4Mpa。（9）養護。噴射混凝土養護應符合一下規定：混凝土噴射終凝2小時后，應采用養護臺架進行濕潤養護，養護時間不得少于14天；黃土或其他土質隧道，以噴霧養護為宜，防止噴水過多軟化下部土層；隧道內環境氣溫低于5℃時，不得進行噴水養護。

表1 一次噴射厚度（cm）

2 濕噴混凝土施工故障的預防和處理

（1）堵管。原因：篩選不嚴，有雜物或大石塊、結塊水泥混入拌合料中；砂、石含水率過大，引起管壁粘結；噴射作業結束后，噴射機未進行清洗，儲料筒內壁有灰、砂粘結，以后在運轉中有大塊粘結物脫落；輸料膠管內壁磨損后翻起，造成輸料不暢，堵塞；輸料管漏風，風壓降低；輸料管出現死彎或彎度過大；噴射風壓過低或風量不足。排除方法：立即停止上料，并停機關風，打開排氣閥，放出罐內壓縮空氣；找出堵塞部位；如在輸料管堵塞，可將膠管托起，用木棍沿堵塞部位的前端逐漸向堵塞部位敲打至膠管松軟，如在噴出彎管或在噴槍出口處堵塞，可卸下彎管或噴槍，用鐵條疏通；最后打開風閥送風，排出積料。預防措施：噴射機在使用前或結束后，要檢查、清理料罐中的余料雜物，停止工作時，上料口應加蓋蓋嚴，防止雜物、石子掉入；嚴格掌握操作順序，并在操作過程中經常用木槌敲打罐體，使拌合料不致粘結在料罐內壁；把好材料篩選質量關，在噴射機的上料口處再增設一道篩子；對已磨損的輸料管要及時包扎或更換；輸料膠管的彎度要適宜，避免死彎；噴射前要檢查風壓、風量，風壓或風量不足時不噴。（2）出料不勻。原因：裝料不勻；風源風壓波動。處理方法：噴射時要求連續均勻上料；加大風壓能力，增設小風包，錯開用風的設備及工具的作業時間。（3）噴干料沒有水。原因：水環處水眼堵塞；水壓低，水量不足；供水管路漏水。處理方法：疏通水眼；保持足夠水壓、水量；處理管路漏水。

3 結束語

（1）噴射混凝土的配合比應根據混凝土的技術條件、原材料性能和設計要求確定，保證符合下列規定：水灰比宜為0.40-0.50；灰骨比宜為1：4-1：5；含砂率宜為45%-60%；水泥用量不宜小于400Kg/m3。（2）噴射混凝土強度必須符合設計要求，用于檢查噴射混凝土強度的試件，可采用噴大板切割法制取。當對強度有懷疑時，可在混凝土噴射地點采用鉆芯取樣法隨機抽取制作試件做抗壓試驗。（3）噴射混凝土的厚度應符合下列要求：平均厚度大于設計厚度；檢查點數的60%及以上大于設計厚度；最小厚度不得小于設計厚度的1/2，且不小于3cm。（4）混凝土噴射方式符合設計要求，施工時應分段、分片，由下而上，依次進行?；旌狭蠎S拌隨噴，噴層厚度符合設計要求噴射混凝土拌合物的坍落度應符合設計配合比要求。噴射混凝土拌制前，應測定砂、石含水率，并根據測試結果和理論配合比調整材料用量，提出施工配合比。

參考文獻

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[2]賴世榮.公路隧道干、濕噴混凝土的強度性能指標對比分析 [J].公路交通技術，2004，23，（1）.

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作者簡介：陳濤（1983-），男，漢族，大專，助理工程師，主要從事路基、橋涵及既有線施工技術管理。