筆架山隧道濕噴工藝應用技術總結

海 濤

(山東省濟南市軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250000)

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筆架山隧道濕噴工藝應用技術總結

海 濤

(山東省濟南市軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250000)

介紹了寶蘭客專筆架山隧道濕噴施工所用的機械設備，從施工準備、噴射混凝土、堵管處理、維修保養等方面，闡述了濕噴操作要點，并介紹了勞動力組織方案與質控措施，達到了提高工效的目標。

隧道，濕噴工藝，混凝土，質量控制

0 引言

傳統的濕噴設備大多結構簡單、功能單一、生產效率低，施工時需要人工手持噴槍進行噴射，工人勞動強度大，骨料的反彈及噴射產生的粉塵對施噴人員健康有極大的危害,且回彈率高達30%～40%，造成較大的浪費。業內目前積極推廣使用噴射速度快、機械化程度高、回彈率低的大型噴射混凝土機械手。

1 工程概況

中鐵十四局承建的寶蘭客專筆架山隧道全長8 406 m，隧道地處渭河南岸南隴山與西秦嶺北緣過渡帶，通過區地勢起伏較大，山勢陡峻，河流曲折，呈峽谷地貌景觀，洞身縱坡為23.4‰的單面上坡，巖性是燕山期花崗巖。

2 機械選型

正洞開挖斷面116 m2，設計初支噴混凝土每延米7 m3，按上中下臺階同時施工，一次開挖進尺2榀拱架間距1.6 m，噴混凝土量為7×1.6×1.2=13.5 m3?？紤]回彈量，預留變形量、超挖量，每循環噴混凝土量一般在30 m3左右。

經過市場調查及與工程適用性能的比較，初步選定巖峰TKJ-15型混凝土噴射機組和鐵建重工HPS3016噴射臺車。

1)TKJ-15型混凝土噴射機組：機械手主電動機功率45 kW，最大噴射高度15 m，最大噴射寬度18 m，生產率8 m3/h～12 m3/h，該機組主要由濕噴機、行走底盤、臂架、噴射頭、電纜卷筒、速凝劑添加系統、氣路系統、液壓系統和電氣控制系統等組成。全長8.1 m，總高3.2 m，總重15 t，主臂最大長度8.1 m，一級舉升臂最大舉升高度3.9 m，二級伸縮臂伸縮行程3 m。該機械采購價格82萬元。

2)HPS3016噴射臺車：主電動機功率75 kW，爬坡能力16°。前后兩個駕駛室、四輪驅動、四輪轉向；適應狹小空間隧道內無需掉頭；在通過各類作業門架、仰拱棧橋時行車視野好，行車安全有保障。臂架系統一次定位覆蓋范圍廣，操作靈活，可輕松實現隧道弧面噴射，一次定位噴射高度覆蓋3.5 m～17.5 m、寬度覆蓋31.4 m、縱向覆蓋15.3 m，一次定位無需挪車即可完成一循環弧面噴射混凝土。該機械國內首次采用獨特的二級回轉臺結構設計和前后移動的導軌結構，采用全液壓驅動的三節折疊臂和一節伸縮臂。該機械采購價格176萬元。

3 工藝要點

濕噴操作要點：風壓大小、巖面整潔度、速凝劑摻量、一次噴射厚度、操作手經驗水平、噴射距離、角度、噴射順序、噴頭移動等等。

3.1 施工準備

開機前檢查準備工作是否充分，風壓系統是否穩定，電源供應是否正常，人員是否到位。施噴前，先檢查管路是否暢通，濕式噴射機是否處于正常狀態，進料口振動篩(篩孔10 mm)是否安設妥當。

3.2 噴射混凝土作業

噴射時首先調整噴頭位置，調整小臂與地面水平，與隧道邊墻平行，調整噴頭距離、角度，完成上述工作后可開始噴射，噴射中盡量不要再調整噴頭距離、角度及機械手大臂，僅需使用自動伸縮功能控制噴頭在小臂上自動伸縮，即從一端緩慢運行到另一端來回2次～3次可完成一遍噴射；然后伸展大臂30 cm左右，大臂做垂直、水平移動，確保噴頭與巖面的角度和距離，按上述順序噴射下一部位，如此循環完成需噴混凝土的噴面。

3.3 噴混凝土技術要求

1)混凝土坍落度。骨料最大粒徑應小于16 mm，否則會因阻力過大無法順利噴出而沖掉噴嘴處塑料噴頭而短時中止施噴，影響工效；混凝土坍落度宜為10 cm～18 cm。

2)工作風壓、風量。工作風壓宜控制在0.1 MPa～0.15 MPa。工作風壓的選擇與混凝土的和易性有關，和易性越好，工作風壓較小，反之偏大。風壓調整應根據工作面距離，合理選用機械手的輸送管直徑，確保得到合適的混凝土出口速度，實際施工中應根據混凝土和易性、風壓穩定性影響進行調整。

3)巖面整潔度。對于較臟巖面，先用高壓風或水清洗受噴面，提高混凝土與巖面的粘結力以達到噴射最佳效果。欠挖超標過多的先行局部處理。對于滲水巖面，一般情況下濕噴可以將滲水封住，對于滲水較嚴重，形成水流時就需要打排水孔、掛防水板，然后進行噴護作業。

4)噴射層厚度。分層噴射，一次噴射厚度不宜超過3 cm～5 cm，待硬化并強度達到5 MPa～8 MPa后，在設計確定的斷面位置埋設厚度量測組件；繼續分層噴射達到設計厚度。

5)速凝劑摻量。摻量過大導致回彈增大，混凝土噴層密實性變差；摻量過小導致噴層流淌下墜形成微裂紋或掉塊。因此須在進行噴射混凝土作業時嚴格控制其摻量，以達到質量控制和節省成本的目的。一般拱部部分速凝劑摻量較邊墻部分稍大，且噴射速度也相應較慢。

3.4 噴混凝土控制要點

1)應先墻后拱，從下至上、以S曲線移動進行噴射。隧道從兩側邊墻底部開始噴射，噴射到拱頂中心線位置閉合，完成一環噴射混凝土的一次試噴。

2)噴頭應保持與受噴面垂直，連續的混凝土對反彈物有二次嵌入作用，可以降低回彈率，增加一次噴射厚度。

3)由于濕噴要求的風壓較大，如果噴頭距受噴面太近，高壓風會將剛“附著”在受噴面上的混凝土吹掉，使混凝土的回彈量增大。噴頭距巖面的距離宜為0.6 m～1.2 m。

3.5 堵管處理

噴射施工中若發生堵管現象應立即關閉機械手及計量泵，關掉輸送風，拍打軟管，并倒掉管內存留混凝土，堵管處理完成后應先加水噴射洗管，確保管路暢通。

3.6 維修、保養

定期按操作規程對機器進行維護、保養。因機械手的維修難度和費用較高，因此機械手的日常維護保養工作十分重要。

4 勞動力組織

勞動力組織見表1。

表1 主要人員組織表

5 混凝土配合比

施工采用的C25噴射混凝土配合比為：水泥460 kg、砂968 kg、碎石792 kg、水180 kg、減水劑4.6 kg、速凝劑23 kg，坍落度140～180，摻加速凝劑的初凝時間不大于5 min，終凝時間不大于10 min。該配合比經現場實際使用，強度滿足要求，有利于現場噴射，能夠有效降低回彈率，施工過程中應加強配合比的控制，根據試驗人員出具的施工配合比進行拌制混凝土，嚴禁隨意調整，混凝土運輸過程中嚴禁私自加水。

6 質量控制措施

影響噴層質量的主要因素有混凝土拌合物工作度、設備性能、操作手水平、速凝劑摻量、材料及混凝土配合比等。

1)采用分層噴射、“動大臂、移小臂”的操作要點，確保移動噴射點由點到線再到面保證噴射混凝土的平整度。

2)優化配合比，選擇高質穩定的速凝劑，嚴格控制水膠比和速凝劑摻量，確?；炷翉姸?。

3)采用預埋鋼筋、分層噴射來保證噴射混凝土厚度。

4)噴射過程中嚴格按操作規程進行，調整噴頭至巖面的角度和距離、工作風壓、速凝劑摻量等工藝參數至最佳狀態，降低噴射回彈率。

5)每次噴混凝土厚度不宜大于10 cm，復噴應間隔5 min～10 min進行。

6)成立專業班組，通過培訓指導提高技能，以提高機械手噴射技術。

7)所有進場材料須有出廠合格證和產品檢驗報告。

7 總結及建議

寶蘭客專筆架山隧道施工中采用大型噴射混凝土機械手進行施工，顯著改善了噴射混凝土質量，減少了回彈量，操作人員勞動強度低，提高了工效，取得了較好的效果。需改進問題如下：

1)初期使用時噴混凝土回彈率較大。主要是原材料質量不穩定、噴混凝土配合比、速凝劑摻量、噴錨手水平等多方面原因造成。目前回彈率基本控制在20%以內。

2)TKJ-15型混凝土噴射機組主臂伸長量8.1 m，而隧道采用三臺階法開挖，每臺階長度4 m～5 m，總長15 m，且斜井坡度為14.5%，受作業空間及臂長限制，每次上臺階噴混凝土時，需將下臺階填平至中臺階高度，上中臺階間設置斜坡，以便于機械操作，每循環噴混凝土時間一般在3.5 h～4.5 h?，F場及時購買了臂長13 m的HPS3016噴射臺車，每循環噴混凝土時間在2.5 h左右，提高了效率。

3)一般情況下，施工機械化程度越高，生產效率就越高，施工進度也越快，因此工期要求緊時，應選擇性能好、產量高的設備,且數量要能滿足要求。根據機械價格、生產效率、現場適應性等方面綜合比較分析，對于短隧道或工期要求不緊的隧道可以選擇購買成本低的設備，對于長大隧道施工建議購買大型設備。

[1] 劉金書.HPS3016S混凝土濕噴機的研制和應用[J].鐵道建筑技術，2016(10):87-89.

[2] 楊建民.基于全電腦多臂鑿巖臺車和濕噴機組的公路隧道施工工藝研究[D].重慶：重慶交通大學，2014.

[3] TB 10108—2002,鐵路隧道錨噴構筑法技術規范[S].

On summary of wet-spraying technique of Bijiashan Tunnel

Hai Tao

(ShandongJinanRailTrafficGroupCo.,Ltd,Jinan250000,China)

The paper introduces the mechanic equipment of the wet-spraying construction of Bijiashan Tunnel along Baoji-Lanzhou Special Passenger Railway, illustrates the wet-spraying operation from the construction preparation, wet-spraying concrete, treatment of blocked pipes, and maintenance, and introduces the organization scheme of the labor and quality control measures, so as to improve the construction efficiency.

tunnel, wet-spraying craft, concrete, quality control

1009-6825(2017)15-0165-03

2017-03-15

海 濤(1988- )，男，工程師

U455

A