濕噴機械手在高速鐵路隧道施工中的應用

鄭淵

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030013）

濕噴機械手在高速鐵路隧道施工中的應用

鄭淵

（中鐵十二局集團第二工程有限公司，山西 太原 030013）

隨著高速鐵路的發(fā)展，采用大型混凝土濕噴機械手已成為隧道濕噴主流施工方式。本文以鳳凰嶺隧道濕噴機械手應用為例，詳細介紹機械手濕噴工藝及濕噴效果。濕噴機械手性能優(yōu)良，大大降低了隧道內(nèi)粉塵濃度，保障工人身體健康，并有生產(chǎn)率高、回彈度低、施工質(zhì)量高的特點。在此之前，濕噴機械手研發(fā)技術(shù)長期由國外壟斷。CHP25B車載式濕噴機械手的研制使用，成功打破了國外壟斷，大大降低了濕噴機械手的購買成本。

濕噴機械手；高速鐵路；施工

1 工程概況

新建鐵路北京至沈陽客運專線（京冀段）控制工程先期開工段施工JSJJSG-Ⅱ標段，位于河北省平泉縣七溝鎮(zhèn)、平泉鎮(zhèn)境內(nèi)。鳳凰嶺隧道全長9841m，為單洞雙線隧道，內(nèi)線間距5.0m，最大埋深195.4m。鳳凰嶺隧道1號斜井長470m，鳳凰嶺隧道2號斜井長400m。

2 設備選型

噴射混凝土采用CHP25B車載式濕噴機械手（圖1），產(chǎn)地為湖南五新隧道智能裝備股份有限公司。該設備特性：機動性強，轉(zhuǎn)場方便，可兼顧多個掌子面；電動力系統(tǒng)，適應力強，可靠性高；機械手動作靈活，施工范圍大，無施工盲區(qū)；速凝劑用量和混凝土方量自動匹配，減少速凝劑消耗；噴射量最大可達30m3/h,綜合回彈率可控制不大于15%；性價比高，設備耐久。

圖1

3 機械手濕噴工藝

（1）機械手濕噴混凝土工藝。噴射混凝土必須采用濕噴工藝，采用車載式濕噴機械手進行濕噴作業(yè)。噴射混凝土必須在規(guī)定的拌和站統(tǒng)一拌和，由專用的混凝土運輸車運至施工地點。隧道開挖完成后，先對掌子面進行初噴作業(yè)，然后按照設計圖紙要求施做支護措施，最后進行濕噴混凝土至設計厚度。①噴射前準備。巖面有滲水出露時，應先引排處理。當局部出水量較大時，可采用埋管、鑿槽、樹枝狀排水盲溝等措施，將水引導疏出后再噴射混凝土。混凝土中可根據(jù)試驗結(jié)果增添外加劑以確保噴射混凝土質(zhì)量。應埋設標志或利用錨桿外露長度以控制噴射混凝土的厚度，確保最小厚度滿足設計要求。檢查材料、機具、勞力的準備情況，檢查風、水、電等管線路并試運轉(zhuǎn)，作業(yè)面具有良好的通風和照明條件。②噴射作業(yè)。混凝土中的水泥、細骨料、粗骨料以及骨料級配、水要符合《隧道施工及驗收規(guī)范》的要求。在噴射混凝土之前應檢查開挖斷面尺寸，清除危石和墻腳的巖碴，用高壓風將開挖面的粉塵和雜物清理干凈。噴射作業(yè)應分段、分片、分層，由下而上依次進行。濕噴機械手噴嘴離巖面距離0.6～1.0m左右，拌合站應嚴格控制水灰比，使噴射層表面平整、光滑，無干斑或滑移流動現(xiàn)象。每次噴層厚度拱頂為3～5cm，邊墻5～7cm，噴嘴應大致垂直巖面，以盡可能減少回彈。改變噴射混凝土配合比，增加水泥用量，先噴干混合料，待其與涌水融合后，再逐漸加水噴射。噴射時，先從遠離出水點開始，逐漸向涌水點逼近，將散水集中，安設導管，將水引出，再向?qū)Ч鼙平鼑娚洹．斢克秶髸r，可設樹枝狀排水導管后再噴射。當涌水嚴重時，可設置泄水孔，邊排水邊噴射。（2）濕噴機械手對回彈率要求。影響噴射混凝土回彈率的綜合因素包括噴射混凝土的配合比、坍落度、速凝劑效果、操作手的操作技能、壓縮風壓力、受噴面等方面，車載式濕噴機械手在實際工作中回彈率一般可以控制在10%左右，不超過15%。（3）濕噴機械手對速凝劑要求。速凝劑采用液體速凝劑。使用前應做效果試驗，要求初凝不超過5分鐘，終凝不超過10分鐘。應根據(jù)水泥品種、水灰比等，通過試驗確定速凝劑的最佳摻量，車載式濕噴機械手的速凝劑摻量一般為3%～5%，實際摻量一般為每方混凝土約22～30公斤。（4）濕噴機械手對噴射混凝土配合比要求。根據(jù)強度確定水灰比后，在合理控制成本的基礎(chǔ)上，噴射混凝土配合比設計放在混凝土和易性上，保證坍落度控制在14～18cm的合理范圍，并具有良好的粘聚性，滿足易噴射、不易堵管、減少回彈量和粉塵，符合質(zhì)量好、強度高、密實度高等物理力學指標要求。（5）濕噴機械手對混凝土原材料的要求。水泥選用與液體速凝劑相容性較好的42.5級硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。砂子選用級配合理，細度模數(shù)為2.5～3.2的堅硬耐久的中粗砂。石子選用級配合理，5～10mm的堅硬耐久的碎石，且粒形要好、針片狀顆粒含量小于15%。（6）濕噴質(zhì)量控制。①操作規(guī)程上墻，嚴格按照規(guī)程施工。②嚴把原材料關(guān)，不合格的原材料嚴禁入內(nèi)。③質(zhì)量保證體系必須到位。④噴射作業(yè)前，準備工作必須及時到位。⑤噴射混凝土要保證噴射混凝土厚度和平整度。⑥施工技術(shù)人員嚴格把關(guān)噴層厚度、噴層與受噴面粘結(jié)情況、噴射作業(yè)中各種參數(shù)，并形成檢查記錄。（7）濕噴安全控制。現(xiàn)場張貼安全標識牌，建立安全日志，噴射混凝土時必須帶安全帽、防塵口罩等防護用品，電線必須包好，防止用電傷人，安全員必須在掌子面值班，電工必須持證上崗。（8）噴射混凝土粉塵和回彈控制措施 。為了減少粉塵的回彈量，必須采用復合高效減水型速凝劑這種材料，以增加噴射混凝土的粘度。提高培訓混凝土操作人員的操作水平，并在濕噴作業(yè)施工過程中能熟練掌握。 為避免粉塵擴散嚴重，必須嚴格控制空壓機的風壓程度。加強隧道內(nèi)的通風效果，將粉塵濃度降至最低，盡量都排在洞外。控制好一次的噴層厚度，避免噴層過厚導致墜落現(xiàn)象。控制好砂率配比和骨料粒徑，必須滿足要求。控制好受噴面與的最佳距離，一般在0.6～1.2m范圍內(nèi)，噴射角度要求必須垂直巖面，不得大于45°要求。 含砂率必須控制到位，為了減少回彈量，一般采用較多的砂率（60%左右）。當砂粒偏粗時，砂率可稍大些；砂粒偏細時，則砂率宜偏低些。

4 濕噴機械手濕噴效果

車載式濕噴機手的最大理論噴射量為30方/小時，實際工作中，受混凝土流動性、噴射部位、操作手技能的影響，車載式濕噴機械手的最大實際噴射量為25方/小時；根據(jù)工地現(xiàn)場工序協(xié)調(diào)的不同，隧道內(nèi)一般綜合噴射效率為15～20方/小時。從設備進場以來，車載式濕噴機械手的施工效率比之前人工濕噴有了大幅度提升，一個工作循環(huán)從進洞到出洞，時間一般控制在3～4個小時。項目部對噴射效率與效果非常滿意。

5 濕噴機械手的維修保養(yǎng)

車載式濕噴機械手需要我們經(jīng)常維護，這樣才可以保持它的高性能，才能光潔如新，才能減少故障的發(fā)生次數(shù)。而沒有維護保養(yǎng)的濕噴機往往導致故障頻頻出現(xiàn)，不僅耽誤工期，也可能造成巨大的經(jīng)濟損失。

（1）濕噴機械手的維修。

整機組：①所有安全設施。采用目測和功能檢查相結(jié)合的方法，排除所有安全隱患。②電線、動力電纜。采用目測檢查方法。③電控柜。將電控柜內(nèi)部灰塵清潔干凈，保證正常運轉(zhuǎn)。④水箱。確保水箱已加注滿干凈水。⑤燈光。開啟后目測檢查，正常照亮。⑥所有緊固螺栓。按照緊固件扭矩表檢查。⑦底盤、噴射臂和混凝土泵所有潤滑點，加注潤滑脂。

混凝土泵：①整機。噴射作業(yè)或長時間中斷噴射時徹底清除料斗、泵缸、S-擺管、輸出口以及外部殘留混凝土。②攪拌軸。檢查軸兩端支承固定和密封是否完好，檢查攪動葉片緊固件。③眼鏡板和切割環(huán)。檢查和調(diào)整接觸空隙，檢查有無磨損和開裂。④手動潤滑。清洗后加注潤滑脂。⑤自動潤滑。檢查潤滑油泵功能及儲脂罐油位。⑥輸送管路。檢查和調(diào)整管箍密封并緊固，檢查管壁厚度并轉(zhuǎn)角度安裝。

噴射臂：①回轉(zhuǎn)機構(gòu)、大小臂、噴射頭：徹底清除粘附的混凝土；加注潤滑油；清潔壓輪架和壓輪，加注潤滑油；檢查大小臂刮片；若磨損則更換；外部涂抹脫離劑或廢油液。②輸送管路：檢查和調(diào)整管箍密封和緊固；檢查鋼管壁厚，旋轉(zhuǎn)角度后安裝。③混流管：檢查密封和腐蝕情況。

液壓系統(tǒng)：①檢查液壓油油位。②目視檢查管路接頭有無損壞漏油；目測檢查液壓缸、油馬達密封。③檢查濾芯污染指示，清理濾清器內(nèi)的沉淀贓物。

（2）濕噴機械手的養(yǎng)護。樹立維護保養(yǎng)意識，良好的維護保養(yǎng)是保證濕噴機良好運行的關(guān)鍵。建立一份日常基本項目檢查表，定期進行保養(yǎng)。

6 結(jié)語

為確保完成節(jié)點目標，項目部隧道施工使用大型濕噴機械手后提高了施工進度與效率。該機械手充分保證了隧道內(nèi)與其他工序的高效銜接，一定程度上提高了隧道施工進度，改善了隧道內(nèi)空氣質(zhì)量。濕噴機械手避免掌子面上回彈料傷人事故，減少了操作人員與混凝土的接觸，同時降低了洞內(nèi)粉塵濃度，保護了工人的身體健康。采用CHP25B車載式濕噴機械手，在京沈鳳凰嶺隧道的初支作業(yè)中越來越體現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢，有力推動了機械化施工在隧道項目的應用。

TP241

A

1671-0711（2017）03（上）-0114-02