如何保證隧道噴射混凝土的質(zhì)量

成小紅

(山西省公路局呂梁分局，山西呂梁 033000)

隨著公路事業(yè)的快速發(fā)展，公路隧道工程作為一個重要的交通設(shè)施組成部分也得到了快速的發(fā)展。隧道噴射混凝土是隧道初期支護的重要組成部分，是確保隧道整體質(zhì)量及洞內(nèi)施工安全的重要保障，如何做好噴射混凝土質(zhì)量控制，本人根據(jù)臨離高速兩年來對隧道噴射混凝土施工質(zhì)量控制的經(jīng)驗，做一些淺析。

噴射混凝土與普通混凝土澆筑相比有很多優(yōu)點，噴射混凝土早期強度較高，達到一定強度后可以使錨桿、鋼拱架、噴射混凝土等形成剛性圍護結(jié)構(gòu)，有效抵抗四周圍巖的變形，有助于圍巖自身承載能力的發(fā)揮。噴射混凝土的抗?jié)B性能、早期強度、抗疲勞和抗壓強度都有較大的提高。在施工工藝方面，噴射混凝土施工相當于混凝土的振搗、澆筑和運輸?shù)裙ば蛲竭M行，不必進行模板支護，施工方法簡單、快捷，施工速度快，能夠大幅度降低工程造價，同時施工初期，噴射混凝土可以認為是柔性結(jié)構(gòu)，在一定范圍內(nèi)可以適度釋放圍巖應(yīng)變。不同噴射工藝方法的主要區(qū)別是投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時機不同。

噴射混凝土施工工藝有:干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。

1)干噴:水泥、砂及最大粒徑小于16 mm的石子按一定比例均勻拌和后，裝入噴射機，用壓縮空氣將干混合料沿管路輸送至噴頭處，與水混合并以40 m/s～60 m/s的高速噴射至作業(yè)面上。

2)潮噴:是將骨料先預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀，再加水泥拌和，從而降低上料、拌料和噴射時的粉塵。大量的水仍是在噴頭處加入和噴出的，其噴射工藝流程和使用機械與干噴工藝基本相同，目前施工現(xiàn)場較多使用的是潮噴工藝。

3)濕噴:將原材料預(yù)先加水拌和后噴射。噴射混凝土施工時，水泥顆粒與集料互相撞擊，連續(xù)擠壓，以及采用較小的水灰比，從而使混凝土具有足夠的密實性、較高的強度和較好的耐久性。

4)混合噴射:混合噴射是兩種工藝相結(jié)合的噴射混凝土施工工藝，是將分次投料攪拌工藝與噴射工藝相結(jié)合，技術(shù)核心是水泥裹砂(或砂、石)造殼技術(shù)。優(yōu)點是混合噴射工藝使用的主要機械設(shè)備與干噴工藝基本相同，混凝土的質(zhì)量較干噴混凝土質(zhì)量好，且粉塵和回彈率有大幅度降低。缺點是使用機械數(shù)量較多，工藝較復(fù)雜，機械清洗和故障處理很繁瑣。因此混合噴射工藝一般只在噴射混凝土量大和大斷面隧道工程中應(yīng)用。

1 噴射混凝土施工工藝的選擇

由于噴射混凝土強度受噴射工藝的限制，根據(jù)混凝土設(shè)計強度的要求，選擇相應(yīng)的噴射工藝，本項目采用潮噴工藝。

2 原材料的選擇和要求

1)水泥選用與速凝劑相容性好，能速凝、快硬、具有強度高、抗?jié)B性和耐久性好的普通硅酸鹽水泥P.O42.5。

2)粗骨料:粗骨料采用0 mm～16 mm連續(xù)級配堅硬耐久的碎石，控制碎石的含泥量1.0%以內(nèi)，泥塊含量0.25%以內(nèi)，針、片狀顆粒15%以內(nèi)，過篩并按質(zhì)量配合比過稱。

3)細骨料:我們采用當?shù)丶毝饶?shù)大于2.5，堅硬耐久的中粗砂，將含泥量控制在3.0%以內(nèi)，泥塊含量控制在1.0%以內(nèi)。

4)外加劑:采用液體速凝劑和引氣型減水劑從而減少混凝土的用水量和提高抗?jié)B、抗凍性能，使用具有合格證并經(jīng)檢驗的產(chǎn)品。因外加劑存在著人體造成一定的危害可能，為了減少對施工人員危害，我們采用了危害性很小的外加劑，在添加外加劑之前，進行了外加劑與水的相溶性試驗及水泥凈漿速凝試驗，對于速凝劑的試驗，初凝時間不超過5 min。終凝時間不超過10 min，速凝劑干燥無受潮變質(zhì)現(xiàn)象。

5)嚴格控制拌和用水，以飲用水作為拌合用水，pH值為5.5，含硫酸鹽量小于1%，不含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)。

6)坍落度的控制:噴射土的坍落度影響混凝土的流動性和粘聚性，噴射前對噴射混凝土的坍落度進行了檢測，對不同坍落度的混凝土進行了現(xiàn)場試噴，在邊墻部位進行測試，噴射不均勻，回彈量和粉塵較大，施工效果差;坍落度過大噴射較順利，容易開裂，影響強度;經(jīng)現(xiàn)場試驗得出坍落度在10 cm。

3 噴射混凝土配合比的設(shè)計及要求

噴射混凝土需要根據(jù)其施工工藝來選擇相適應(yīng)的噴射混凝土的配合比。

1)水泥，為了強度及耐久性的要求，選用普通硅酸鹽水泥42.5根據(jù)試驗確定水泥用量375 kg/m3～400 kg/m3。水泥與砂石重量比一般為1∶4 ～1∶4.5。

2)砂率，選用中砂，細度模數(shù)為2.7，砂率采用45%～55%(根據(jù)噴射混凝土的骨料級配區(qū)間和砂、石的實際級配情況確定施工所采用的砂率)。

3)水灰比采用0.42～0.50(保證混凝土的強度和抗?jié)B性能，同時減少回彈和粉塵)。

4)速凝劑和減水劑的添加符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程的要求，并通過試驗確定，速凝劑摻量控制到6%以內(nèi)。

4 混凝土的拌制及要求

計量上采用配料機配料，電子計量，嚴格按照施工配合比計量:1)稱量的偏差控制在:水泥、外加劑和水均在±2%;砂、石均在±3%。2)采用容量小于400 L的強制式攪拌機，攪拌時間不少于120 s。3)混凝土拌合物應(yīng)隨拌隨用，拌合物在運輸過程中嚴防雨水等雜物混入，停放時間不超過30 min，否則在裝入噴射機前應(yīng)再次攪拌，以減少坍落度的損失，同時在混凝土拌合物裝入噴射機前要過篩。

5 噴射前重點檢查的項目

1)安全閥靈敏可靠;

2)電源線無破裂現(xiàn)象，接線牢靠;

3)各部密封件密封良好，對橡膠結(jié)合板和旋轉(zhuǎn)板出現(xiàn)的明顯溝槽及時修復(fù);

4)壓力表指針在上、下限之間，根據(jù)輸送距離，調(diào)整上限壓力的極限值;

5)噴槍水環(huán)(包括雙水環(huán))的孔眼暢通;

6)對噴射所使用的各種機械設(shè)備、配套的各種風(fēng)、水管路、輸料管路及電纜、線路和通風(fēng)等系統(tǒng)進行了全面的檢查和試運行，運轉(zhuǎn)可靠;

7)檢查速凝劑箱液面高度，調(diào)節(jié)計量泵使速凝劑添加比例符合混凝土配合比的設(shè)計;

8)檢查壓力控制器的動作壓力與輸送距離等有關(guān)參數(shù)相適應(yīng);

9)關(guān)閉風(fēng)閥時，系統(tǒng)風(fēng)壓表顯示值達到工作壓力;

10)對受噴面有滴水、淋水，有明顯出水點現(xiàn)象，要埋設(shè)導(dǎo)管排水，對導(dǎo)水效果不好的含水層，埋設(shè)盲溝排水。

6 噴射施工作業(yè)的控制及要求

投料:

第一次投料先將砂子預(yù)濕，含水量控制在6%～8%，將100 kg水泥∶砂(以干料計，按配合比設(shè)計的砂與水泥之比)，S×100 kg。投入攪拌機拌合2 min左右;第二次投料將石子(以干料計，按配合比設(shè)計的石子與水泥之比)G×100 kg，攪拌機拌合1.5 min～2 min，出料后迅速運至噴射機進料斗附近。

噴射工藝:

1)噴射作業(yè)分段、分片由下而上順序進行，每段長度不超過6 m。噴射時按先墻后拱(拱部從拱腳開始，邊墻從墻角開始)。

2)本工程為保證質(zhì)量采用分層噴射，下一層噴射要在前一層混凝土終凝后方能進行噴射施工，如終凝超過1 h后再進行噴射時，先用風(fēng)或水清洗噴層表面，使層與層之間緊密結(jié)合。

3)噴射作業(yè)緊跟開挖工作面，混凝土終凝到下一循環(huán)放炮時間的3 h以上。

4)噴射司機的操作遵守下列規(guī)定:

a.作業(yè)開始時，打開速凝劑輔助風(fēng)→緩慢打開主風(fēng)閥送風(fēng)→依次啟動速凝劑計量泵、主電機和振動器→向料斗加料;停機時，待料斗中混凝土輸完時，關(guān)主電機→關(guān)振動電機→關(guān)速凝劑計量泵→關(guān)主風(fēng)閥→關(guān)速凝劑輔助風(fēng)閥。b.向噴射機供料要均勻、連續(xù)適中，始終保持進料斗中有一定的貯料量，及時清除振動篩上粒徑大于15 mm的粗集料和其他異物。c.噴射作業(yè)一旦堵管、中斷，要立即停主電機和振動器，再關(guān)風(fēng)，等管路疏通和清除故障后再開機;當噴嘴出料突然出現(xiàn)脈沖時，暫時關(guān)閉主電機和振動器(主風(fēng)閥不關(guān)閉)，待管路暢通后再開機。d.噴射作業(yè)完畢，清洗氣料混合倉、混凝土管道、速凝劑管道和料斗及噴射機表面。

5)噴射司機確認噴頭具有良好的工作性能，保持噴頭與受噴面垂直，保持0.8 m～2.0 m的距離;噴射應(yīng)分段分片自下而上進行，噴嘴要保持均勻地呈螺旋形轉(zhuǎn)動。

7 噴射混凝土的養(yǎng)護及要求

1)最后一次噴射的混凝土終凝2 h后，立即噴水養(yǎng)護，壓力以防止沖壞噴射混凝土防護層表面為宜，每天至少噴水5次。養(yǎng)護時間14 d以上。

2)在養(yǎng)護過程中如果發(fā)現(xiàn)剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均等不良現(xiàn)象時，要分析原因，采取措施進行補修。

3)養(yǎng)護時保持混凝土表面略潮濕即可。

總之，為了確保隧道噴射混凝土的整體質(zhì)量，施工人員要高度重視，認真對待。從對噴射混凝土的工藝選擇開始，到對原材料的要求、噴射混凝土配合比的設(shè)計、混凝土的拌制、噴射作業(yè)的控制、噴射混凝土的養(yǎng)護等各個方面進行認真的選擇與分析，制定好具體的方案及措施。嚴格用于施工中，才能確保隧道噴射混凝土的整體質(zhì)量。

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