雀兒山隧道冬季濕噴混凝土施工技術研究★

楊普新 陳四來

(1.四川交通職業技術學院，四川 成都 610000； 2.四川俄崗公路工程建設有限責任公司，四川 成都 610000)

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·施工技術·

雀兒山隧道冬季濕噴混凝土施工技術研究★

楊普新1陳四來2

(1.四川交通職業技術學院，四川 成都 610000； 2.四川俄崗公路工程建設有限責任公司，四川 成都 610000)

從原材料選取、配合比設計、加熱保溫方案三方面，闡述了雀兒山隧道冬季濕噴混凝土的施工技術，并闡述了噴射工藝參數、厚度、密實度、平整度的控制措施，有利于確保該隧道的冬季施工質量。

隧道，混凝土，噴射工藝，養護管理

1 工程概況

雀兒山隧道位于四川省甘孜州德格縣境內，為國道G317線(川藏北線)控制性工程。隧道全長7 079 m，進口設計高程4 377.01 m，出口設計高程4 232.83 m，是當今世界上海拔最高的公路隧道。雀兒山隧道冬季漫長(一般情況下從本年11 月初至來年3月31 日)。隧址區年平均氣溫在-0.7 ℃，年極端最低氣溫為-36.2 ℃。

雀兒山隧道初期支護采用的是C25噴射混凝土。在高寒高海拔地區公路隧道中的噴射混凝土施工中關鍵就是要保證噴射混凝土的強度及抗凍耐久性和抗滲耐久性。雀兒山隧道中主要從四個方面入手：

一是加強噴射混凝土的配合比；二是施工過程中的加熱、保溫方案；三是加強噴射混凝土的施工過程中的工藝和質量控制；四是加強養護管理。

2 噴射混凝土的原材料要求及配合比選定

2.1 原材料要求

1)水泥。所用水泥為四川洪雅西南水泥有限公司生產的P.O42.5R型水泥。2)粗集料。粗集料為當地軋石場生產的花崗巖碎石。5 mm～16 mm連續級配，其壓碎值、針片狀顆粒含量、含泥量均滿足規范要求。3)細集料。要采用連續級配、堅硬耐久、顆粒潔凈、細度模數宜大于2.5，其含泥量不大于5.0%。雀兒山隧道采用粒徑小于4.75 mm的機制砂,細度模數為2.9。4)速凝劑。常用的速凝劑摻量范圍為2%～6%，要求初凝不大于5 min，終凝不大于10 min。5)水。應采用清潔的可飲用水。6)粉煤灰。將粉煤灰摻入到混凝土中，對提高混凝土的密實度、改善混凝土的耐久性，降低水化熱，抑制堿—骨料反應等具有一定的作用。粉煤灰的活性發揮主要在后期，對混凝土前期強度貢獻較小。選取的粉煤灰的技術等級為Ⅰ級。7)礦渣微粉。粒化高爐礦渣經干燥、磨粉、達到適當細度的粉體稱為礦渣微粉。礦渣微粉作混凝土的摻合料對混凝土抗滲性有較大的提升，能抑制氯離子向混凝土中滲透，使用礦渣微粉等量取代部分水泥時可以降低混凝土用水量，提高混凝土的強度和耐久性。選取的礦渣微粉的技術等級為S95級。

2.2 配合比

噴射混凝土的基準配合比設計優化是其配合比設計方法的第一個階段，主要以機制砂為重點的混凝土原材料進行研究，確定滿足工作性能和力學性能的基準配合比。水灰比的范圍在0.4～0.5之間；用水量在摻加減水劑前選取范圍220 kg/m3～243 kg/m3，摻減水劑后的用水量選取范圍為190 kg/m3～210 kg/m3(減水劑的減水率取14%)；速凝劑摻量范圍為2%～6%；砂率選取范圍為55%～65%。在此基礎上結合隧道抗凍性和抗滲性能要求，再確定摻加粉煤灰—礦渣微粉復合型礦物摻合料的合適摻量。

經過反復研究和試驗，最終確定混凝土的配合比為：水泥∶粉煤灰∶礦渣微粉∶機制砂∶碎石∶減水劑∶速凝劑∶水=317∶105∶41∶925∶765∶4.53∶18.13∶204。

3 濕噴混凝土施工的加熱保溫方案

濕噴混凝土施工過程見圖1，要求噴射到受噴面的混凝土的溫度不小于5 ℃。若要保證噴射時混凝土的溫度，需先保證混凝土拌制后的溫度。

3.1 混凝土拌制過程控制溫度方案

拌和站、砂石材料倉均采用10 cm厚的彩鋼板包裹，內部安裝2臺8 t的燃煤鍋爐，在料場每個料倉布設循環熱水地暖。在彩鋼房靠近砂石料倉的墻壁上安裝散熱片，1臺鍋爐用于對砂石等原材料進行地溫加熱和提高棚內溫度，使砂子不產生結塊現象，同時保持棚內溫度在10 ℃以上；另1臺鍋爐用于加熱混凝土的拌和用水，控制水溫在60 ℃左右。拌和站接料斗外側、砂石料棚后側均裝有棉簾子，供混凝土運輸車、砂石料車及鋼筋運輸車進出。

3.2 噴射混凝土施工過程中的加熱保溫

施工前先測施工點的巖體表面溫度和施工點的氣溫，當溫度低于5 ℃時，采用電暖氣對巖體表面進行加熱，直至巖體表面溫度和氣溫均大于5 ℃時，再進行噴射混凝土的施工作業。作業完繼續保溫一段時間，直至混凝土的強度大于6 MPa時，才可解除保溫措施。加熱時采用8 kW輻射式電暖氣進行加熱。

4 施工過程中的工藝和質量控制

4.1 噴射工藝參數控制

噴射工藝參數的控制也是噴射混凝土施工中的一項關鍵技術，噴射壓力、噴射角度以及噴射距離等都是對噴射混凝土施工有重要影響的參數。噴射工藝參數不僅影響噴射混凝土的強度，而且還影響對噴層厚度的控制。

噴射混凝土時須嚴格控制好噴射壓力，壓送壓力過高和過低都會導致回彈率增加。如果壓送壓力過低，混凝土自搗固的效果不足，回彈率增加。為降低噴射回彈量，濕噴混凝土的噴射壓力一般控制在0.3 MPa～0.6 MPa。噴槍與噴射面的距離間隔一般以1.0 m～1.5 m為宜。

4.2 噴射厚度控制

如果噴射混凝土的厚度達不到設計要求，起不到控制圍巖過度變形的作用，會引起噴層開裂和剝落，以至影響工程的安全使用。影響噴射混凝土厚度的因素主要有：

1)回彈率：隧道拱部噴射混凝土時回彈率大，施工操作難，導致拱部混凝土噴層經常達不到設計厚度。為了防止這種情況的出現，拱部的噴射混凝土可以采用模噴的辦法來施工。

2)加強施工管理。施工過程中可通過埋設標志來控制噴射混凝土的厚度，以確保最小厚度滿足設計要求。根據《公路工程質量檢驗評定標準》的規定頻率加強對噴射混凝土的厚度檢測。

4.3 密實度控制

初期支護背部與圍巖之間如果存在空洞，初期支護與圍巖將無法共同作用，極大的影響隧道的安全使用。密實度的控制主要包含兩個方面：一是對于超挖引起的孔洞的回填，應采用模筑混凝土或噴射混凝土進行回填密實，堅決杜絕使用干砌片石及其他填充物進行回填。二是噴混凝土時應注意噴射角度及風壓做到密實、無空洞，尤其是鋼拱架背后要特別注意。

4.4 平整度控制

噴射混凝土的表面平整度直接關系到防水板的鋪設質量、二襯混凝土與初期支護之間的空洞率等質量問題。保證平整度合格最基本的措施是光面爆破參數設計合理，保證光面爆破效果。在光面爆破效果良好的基礎上，噴射混凝土過程中應做到噴射厚度均勻一致，這樣平整度方可滿足要求。如果開挖輪廓線超欠挖嚴重，對欠挖部位及時進行處理。

5 養護管理

強化養護管理是控制噴射混凝土質量的重要手段，養護對混凝土強度質量起著非常重要的作用。在混凝土強度增長期，為使混凝土的水化作用得到充分的進行，保證混凝土的強度、耐久性等技術指標，同時為防止由于干燥而產生裂縫，必須對其進行灑水保濕養護。噴射混凝土在終凝2 h后開始灑水養護，每天灑水養護3次～4次，養護時間不得少于14 d。

6 結語

雀兒山隧道在冬季噴射混凝土施工中嚴把原材料質量關，加強混凝土配合比的設計研究；施工過程中采取措施對拌和站、原材料及混凝土的噴射施工過程進行加熱保溫；加強噴射混凝土的施工過程中的工藝和質量控制,后期注意噴射混凝土的養護管理；通過這些措施確保了工程的質量。隨著我國公路建設向縱深發展，在高原高寒地區建設的公路項目越來越多，雀兒山隧道初期支護噴射混凝土施工技術為日后的高原高寒地區公路隧道低溫混凝土的施工建設有重要的參考與借鑒意義。

[1] 國道317線雀兒山隧道Q2合同段項目部.雀兒山隧道實施性施工組織設計[Z].

[2] 陶 坤，李小龍，李 泉.濕噴混凝土在公路隧道初期支護中的施工技術與質量分析[J].公路，2011(12)：53-55.

[3] 鄧尤東.濕噴混凝土技術在隧道施工中的應用[J].山西建筑，2003，29(3)：151-152.

[4] 王清江.隧道濕噴混凝土施工技術[J].國防交通工程與技術，2010(3)：89-91.

Study on winter wet-spraying concrete construction technologies of Que’er mountain tunnel★

Yang Puxin1Chen Silai2

(1.SichuanVocationalCollegeofTraffic,Chengdu610000,China; 2.SichuanEgangHighwayEngineeringConstructionCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

Starting from three aspects of raw material selection, mixing proportion design and heating insulation scheme, the paper illustrates winter wet-injecting concrete construction technologies of Que’er mountain tunnel, and describes injecting technology parameters, thickness, intensity and evenness controlling measures, which will be good for guaranteeing the tunnel winter construction quality.

tunnel, concrete, injecting technology, maintenance management

1009-6825(2017)06-0112-03

2016-12-14 ★：本文系2016年四川交通職業技術學院科技教育發展基金資助項目(項目編號：2016-580-20)

楊普新(1978- )，女，碩士，高級工程師

TU742

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