隧道施工中掛模濕噴混凝土技術的應用研究

謝朝葉

(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

1 掛膜濕噴混凝土的技術原理與應用優勢

1.1 易于控制配合比

濕噴混凝土技術將用于濕噴的混凝土按照一定生產工藝生產后送入濕噴機中，能夠使混凝配合比始終處于受控狀態，有利于保證施工質量。

1.2 回彈率低

根據測試結果顯示，濕噴混凝土的回彈率為15%左右，僅為干噴混凝土回彈率的1/3，有利于降低生產成本，提高生產效益。

1.3 粉塵濃度低

在噴射混凝土施工時，粉塵濃度越高，隧道內能見度就越低，從而導致操作人員難以控制噴射混凝土的質量。而濕噴噴嘴旁的粉塵濃度比潮噴噴嘴與干噴噴嘴旁的粉塵濃度低，有利于操作人員保證噴射數量和質量，避免造成浪費。

1.4 生產效率高

濕式混凝土噴射機的人工作業，每小時可噴射7～9 m3;若采用噴射機械手作業，每小時則可噴射15～18 m3，與干式混凝土噴射機相比，可提高2～3倍的生產效率。

1.5 損耗小

干式噴射機具備體積小、結構簡單、清洗方便的特點，但是其結合板的磨損較為嚴重。而濕式噴射機雖然體積大、構造復雜、需動力設備牽引，但是其結合板的磨損程度小，有利于降低設備材料損耗。

2 掛膜濕噴混凝土技術在隧道施工中的應用

2.1 配合比設計

(1)膠骨比。水泥與骨料之間的比例應當在1∶4～1∶5之間，若是水泥用量過多或是過少，都可能會對硬化后的混凝土質量有所影響，同時，通過對膠骨比的控制，還能起到控制回彈量和混凝土初期強度的作用。

(2)砂率。其最為主要的作用是對混凝土中鋼纖維的分散程度進行支配，并且還能對回彈料中的成分比例有所影響。工程實踐表明，砂率越大對施工越有利，若是工程沒有特殊要求，骨料當中砂的比率可以控制在55%左右。

(3)坍落度。在掛膜濕噴混凝土施工中，混凝土的坍落度控制比較重要，按照現行規范標準的要求，盡可能將混凝土的坍落度控制在8～18 mm這一范圍之內。

(4)水灰比。這是決定混凝土強度的關鍵性指標之一，通過對水灰比進行有效的控制，可以確保硬化后的水泥結構達到較高的致密性，并且還能保證混凝土表面的平整度。

2.2 施工前期準備

在掛膜噴射混凝土前，需要先對隧道表面進行處理，具體做法是將位于隧道表面上的松動石塊清除干凈，然后再用高壓水槍對圍巖表面進行沖洗，直至圍巖上無雜物即可;圍巖表面清理工作完畢之后，巖面上會留存少量的水，此時可以采取帶有小孔的排水管并將之牢靠固定于型鋼拱架身上，當混凝土噴射完畢后，便可形成永久性排水孔;粗細骨料應當分開放置，并采取相應的防雨防潮措施;施工開始前，需要對濕噴機具進行檢查，看其性能是否完好，能否正常工作，可將檢查的重點放在機械開關和管路接頭上;按照實際工程量，將適量的液體速凝劑加入到濕噴機當中，并依據預先設計好的配合比對計量表盤進行調節，以此來確保速凝劑的用量滿足設計要求。

2.3 攪拌與運輸

可以采用全自動計量式攪拌機對拌合料進行攪拌，并按照設計配合比向混合料中加入各種輔助材料，其中鋼纖維可以直接添加到骨料當中，攪拌時間應當控制在3 min以內，由于鋼纖維遇水之后會在較短的時間溶解，所以其能夠均勻地分布在混合料當中;對于攪拌好的混合料可以采用罐車進行運輸，并在運輸的過程中繼續攪拌，這樣可以避免因運輸過長混合料出現離析現象。為了確保混凝土噴射不間斷，需要至少配備兩臺運輸罐車連續運料。

2.4 施工技術要點

(1)操作人員在對混凝土噴射機進行操作的過程中，必須嚴格按照操作規程的要求進行施工。由于噴射的過程中，液體速凝劑會在噴嘴位置處形成霧化現象，而且還會和混凝土結合，并發生反應，所以當混凝土噴射到圍巖表面時，會在2～3 min左右的時間內完成初凝，并在10 min內終凝，故此，在噴射時必須對混凝土的坍落度進行有效控制，噴拱時應當將坍落度控制在8～10 cm之內，邊墻噴射時則應當控制在12～16 cm以內。

(2)模板的設計和安裝是掛膜濕噴技術的關鍵環節，在對模板進行設計時，要遵循易于拆裝的原則;安裝模板時，可以借助直卡和彎鉤卡將模板牢靠固定在工字鋼拱架上。

(3)在進行掛膜濕噴混凝土時，應當對以下幾點加以注意:在安裝架立型鋼拱架時，控制好型鋼拱架的間距，一般間距為60 cm。在安裝架立完成后，直接進行初噴施工。初噴施工要保證噴射混凝土的完整性、均勻性，并要求混凝土與巖面緊密結合，將混凝土噴射厚度控制在3 cm;在完成第1榀型鋼拱架的安裝架立時，應當安裝1塊高度為25 cm的模板，采取左右對稱交替的施工方式進行施工;噴射混凝土作業時，既要保證噴嘴對準混凝土倉面，也要保證噴嘴垂直于巖面;由于模板易于安裝和拆卸，所以可在混凝土噴射施工時，采取邊噴射邊拆除或安裝模板的施工工藝;在施工中，利用高壓風將混凝土噴射到巖面后，要將混凝土擠壓密實，確保混凝土高度控制在100 cm，并且要求混凝土噴射施工始終處于連續施工狀態，以保證施工質量;拱頂噴射應當至少進行3～4次，直至混凝土噴滿為止，最后封口密實即可。

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