隧道噴射混凝土回彈量的降低方法及應(yīng)用實踐

岳久強

(中國鐵建二十局集團市政工程有限公司， 甘肅 蘭州 730000)

1 降低噴射混凝土回彈量的必要性

近年來，隧道工程逐漸增多，噴射混凝土在其中得到了非常廣泛的應(yīng)用，而且技術(shù)也日漸完善，但是在使用過程中仍然存在著回彈量較高的問題，一直沒有有效的措施予以解決。為了能夠控制提升隧道施工質(zhì)量，降低混凝土回彈量。文章對隧道噴射混凝土回彈量的降低方法進行了試驗研究，希望對噴射混凝土回彈量的降低有所幫助。

2 工程概述

青化砭 2號隧道北起青化砭鎮(zhèn)前石綿羊溝，終到元龍寺岳家塔村附近，隧道進口里程DK346+255.28，出口里程為DK350+652，隧道總長4396.72m，為單洞雙線隧道，隧道最大埋深 173.62m。隧道 DK347+385.50-DK347+983.31段位于R=1400m的右偏曲線上；隧道DK349+275.77-DK350+093.87段位于R=1200m的右偏曲線上，其余段位于直線上。隧道線間距變化范圍4.0-4.21m。隧道縱坡為單面坡，坡度及坡長以此為-3‰/4396.72m。隧道進口與跨包西鐵路特大橋相連，橋梁臺尾里程DK346+255.28，隧道缺口里程DK346+255.28。

3 隧道噴射混凝土回彈量的控制

3.1 合理選擇材料

為了對隧道噴射混凝土回彈量進行控制，一定要對材料的選擇引起重視，其中包括以下幾點：（1）水泥。要想確保噴射混凝土的凝固時間、與速凝劑的相容性，要采用耐久性好、強度高的水泥，水泥強度等級≥32.5MPa，最佳選擇為P.O42.5以上的普通硅酸水泥。需要注意的是，在使用之前要進行強度檢驗，不同廠家、規(guī)格的水泥嚴禁混合使用。（2）骨料。粗骨料可以采用耐久、強度高的碎石或卵石，粒徑最好在 15mm以下，細骨料應(yīng)該采用硬質(zhì)潔凈的中砂或者粗砂，細度模數(shù)要＞2.5。集料級配要采用連續(xù)級配。（3）外加劑。在不影響混凝土的原有性能的前提下，可以適量地摻加增黏劑，以減少噴射混凝土的回彈量及粉塵，具體摻量由試驗確定[1]。（4）速凝劑。為了有效降低噴射混凝土的回彈量和粉塵率，合理使用速凝劑是非常重要的，應(yīng)盡量選擇對人體危害小的速凝劑，在使用之前要組織開展與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗，要求其速凝劑初凝時間要控制在＜5min，終凝時間要控制在＜10min，一般情況下速凝劑摻量可采用水泥質(zhì)量的 4%～6%，確保速凝劑的干燥，防止受潮變質(zhì)[1]。（5）拌合用水。拌合用水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，不得使用污水及PH值＜4的酸性水和含硫酸鹽量＞水質(zhì)量1%的水。

3.2 控制輸料管距離

在進行隧道混凝土噴射時，噴漿機將濕噴料運輸?shù)捷斄瞎苤螅捎谑艿斤L壓的影響，濕噴料會被噴射到噴頭處，在與水完全融合后噴射到巖壁上面。輸送濕噴料的過程中，風壓于管內(nèi)截面上的作用力全部相同，雖然混凝土濕噴料中包含粒徑、配比不同的石子、水泥以及砂子，但其所承受的力仍然是相同的。因此，上述濕噴料在輸送過程中也會呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，其活動范圍也不盡相同。通常情況下，水泥會在管道上面的做懸浮運動，砂子在管道中間做半懸浮運動，石子在管道下面做滾動運動，因此，拌制好的混凝土濕噴料在管道中會被分開。風壓在混凝土濕噴料中的作用時間由管道的長短而決定，管道越長，作用時間也就越長，濕噴料的分離現(xiàn)象也就越嚴重，這也就是人們所說的“管道效應(yīng)”。要想控制噴射混凝土的回彈量，要盡可能防止“管道效應(yīng)”的產(chǎn)生，因此，要對輸料管的距離進行有效控制。

3.3 調(diào)整工作風壓

隧道噴射混凝土回彈率以及粉塵濃度與噴射距離和工作風壓之間有著非常密切的聯(lián)系，在施工時要對風壓進行合理調(diào)整，尤其是在噴頭處，要設(shè)置最佳的工作風壓。如果噴頭處的工作風壓＜0.5MPa，那么噴出的混凝土會出現(xiàn)平拋運動，而且還會產(chǎn)生大量的回彈物，噴射于巖壁上面的混凝土更是骨料少、灰漿多，強度與標準嚴重不符，容易導(dǎo)致管路堵塞。如果噴頭處的工作風壓＞0.2MPa，那么噴射出的混凝土將呈現(xiàn)直線運動，由于速度比較快，會產(chǎn)生較大的沖擊力，風流會將巖壁上的混凝土沖掉。總之，要對工作風壓進行合理調(diào)整，最好將其控制在0.6～0.8MPa之間，確保噴頭與巖面之間距離在 0.8～1.0m，在這種情況下，粒束一般會較為集中，直徑能夠達到0.3m左右，水泥、石子、砂子都會按照直線運動，不會產(chǎn)生分離現(xiàn)象，有利于噴射混凝土回彈量的控制[2]。

3.4 控制混凝土配合比

混凝土的配合比和隧道噴射混凝土回彈量、噴射強度之間的關(guān)系非常緊密，經(jīng)過混凝土抗壓強度的試驗可知，水泥、砂子、石子之間的配合比應(yīng)該為1:2:2.5。適當加入速凝劑，能夠減少回彈率和初凝時間，但是如果摻入過量，會導(dǎo)致后期強度被破壞，因此，速凝劑的量應(yīng)該控制在水泥用量的4%左右。對于配置好的混凝土而言，應(yīng)該攪拌120s以上，待混凝土顏色均勻，方可使用。相關(guān)試驗表明，噴射混凝土回彈率低、強度高的情況下，水灰比要保證在 0.4～0.45之間，工作人員可根據(jù)實際情況加入適當?shù)乃苊馑窟^大或過少。

3.5 噴射工藝

（1）干噴法。用攪拌機將集料和水泥拌和好，加入速凝劑。投入噴射機（干噴機）料斗，將混合料輸出，在噴頭處加水噴出。干噴作業(yè)時粉塵大，回彈率高，材料浪費大，并且噴射混凝土密實度較差，質(zhì)量難保證，該種噴射工藝不利于降低回彈率。建議不宜采用。

（2）潮噴法。將集料預(yù)加水，浸潤成潮濕狀，再加水泥拌和，加入速凝劑，投入噴射機（干噴機）料斗。從而降低上料和噴射的粉塵，但是對減低回彈率來說無實質(zhì)性效果。

（3）濕噴法。濕噴法將拌和好的混凝土拌合物投入濕噴機料斗，用濕噴機加壓送入，在噴頭上抽送速凝劑。這種噴射工藝除了降塵外還有效的降低了混凝土的回彈量，避免了混凝土材料浪費，建議準予采用。

4 結(jié)束語

綜上所述，有很多因素都會導(dǎo)致隧道噴射混凝土回彈量的上升，為了有效防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，一定要從合理選擇材料、控制輸料管距離、調(diào)整工作風壓、控制混凝土配合比、選擇優(yōu)良的噴射工藝、機械手的操作水平的選擇等幾方面入手，及時降低噴射混凝土的回彈量，降低施工成本，確保隧道施工質(zhì)量。

[1]劉俊巒.隧道噴射混凝土回彈率控制措施[J].交通世界，2017（30）：126-127.

[2]張本鐵.降低隧道噴射混凝土回彈量[J].價值工程，2015（07）：33-34.