長大隧道采用車載式濕噴機如何有效控制噴射混凝土平整度

高建勛

（蒙西華中鐵路股份有限公司湘贛指揮部，江西 新余338000）

1 工程概況

蒙華鐵路九嶺山隧道設計為單洞雙線隧道，全長15 372m，全隧道Ⅱ級圍巖805m，Ⅲ級圍巖4 520m，Ⅳ級圍巖1 492m，Ⅴ級圍巖573m，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖分別占全長的57.21%、29.38%、9.69%、3.72%；設置2座輔助坑道，長度分別為1 707m、1 607m，均位于線路左側。隧道洞身穿越地層主要為花崗巖、花崗閃長巖等，隧道最大涌水總量為40 108m3/d。主要不良地質有斷層破碎帶（斷層6條，節理密集帶4條）、巖爆、軟巖大變形、地熱等【1】。

2 濕噴機械的的確定

根據施工現場施工工況以及技術、經濟比較，最終選定中鐵五新生產的CPH25B車載式濕噴機，詳見圖1。濕噴機技術參數為車長9 450mm、寬2 500mm、高3 380mm，額定重量為160kN（16t），噴射高度為16m，寬度24m、噴射方量為25m3/h。

3 噴射混凝土配合比確定

隧道初支噴射混凝土強度設計等級為C25，為了使混凝土的質量滿足施工現場要求，現場使用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，根據試配及強度試驗，配合比水用量確定為189kg/m3，水灰比選用0.38，噴射混凝土配合比計算結果見表1。

圖1 車載式濕噴機圖片（單位：m）

表1 計算配合比混凝土每立方米的材料用量表

3.1 混凝土攪拌、運輸

噴射混凝土采用強制式攪拌機攪拌，其攪拌時間應不小于1.5min，采用液體速凝劑，嚴格按施工配合比進行操作，混凝土塌落度控制在8～13cm。

運輸采用混凝土運輸罐車，隨運隨拌。噴射混凝土時，多臺運輸車應交替運料，以滿足混凝土的供應，混凝土拌合料的停放時間不得大于30min。混凝土拌和料在運輸過程中，要防止混凝土離析、水泥漿流失、坍落度變化以及產生初凝等現象。

3.2 原材料質量控制

粗骨料應采用堅硬耐久的碎石或卵石，或兩者混和物，嚴禁選用具有潛在堿活性骨料。噴射混凝土中的石子最大粒徑不宜大于16mm，骨料級配宜采用連續級配。按重量計含泥量應大于3%，泥塊含量應大于0.5%。

細骨料應采用堅硬、耐久的中砂或粗砂，細度模數應大于2.5，含泥量應大于3%，泥塊含量應大于0.5%。

外加劑應對混凝土的強度及圍巖的黏結力基本無影響；對混凝土和鋼材無腐蝕作用；對混凝土的凝結時間影響不大（除速凝劑和緩凝劑外）；吸濕性差，易于保存；不污染環境，對人體無害。

4 噴射混凝土平整度質量控制

4.1 施工工藝控制

1）噴射混凝土作業應采用分段、分片依次進行，噴射順序應自下而上，分段長度不宜大于6m。噴射時先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復噴射，直至滿足設計厚度。

（1）噴射混凝土分段施工時，上次噴混凝土應預留斜面，斜面寬度為200～300mm，斜面上需用壓力水沖洗潤濕后再行噴射混凝土。

（2）分片噴射要自下而上進行，并先噴鋼架與壁面間混凝土，再噴兩鋼架之間混凝土。邊墻噴混凝土應從墻腳開始向上噴射，使回彈不致裹入最后噴層。

（3）分層噴射時，后一層噴射應在前一層混凝土終凝后進行，若終凝1h后再進行噴射時，應先用風水清洗噴層表面。一次噴混凝土的厚度以噴混凝土不滑移不墜落為度。

2）噴射速度要適當，以利于混凝土的壓實，起始風壓達到0.5MPa后,才能開始操作，并據噴嘴出料情況調整風壓。一般工作風壓：邊墻0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。

3）噴射時使噴嘴與受噴面間保持適當距離，噴射角度盡可能接近90°，噴嘴與受噴面間距宜為1.5～2.0m；噴嘴應連續、緩慢作橫向環行移動，一圈壓半圈，噴射手所畫的環形圈，橫向40～60cm，高15～20cm；若受噴面被鋼架、鋼筋網覆蓋時【2】，可將噴嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。

4）隧道開挖后應及時初噴混凝土，混凝土終凝到下一循環爆破作業間隔不得小于3h。

4.2 無鋼架地段噴射質量控制

無拱架地段為Ⅱ、Ⅲ級圍巖，為避免初支表面出現凹凸情況，對噴射工藝順序進行調整，作業順序為先將洞壁周邊"凹"坑大致噴平，基面處理完畢后，再自下而上順序分層、分段往復噴射，如噴射混凝土的坍落度和和易性均不發生變化，采取濕噴機的噴射方量控制在25m3/h以內；如現場混凝土塌落度較大采取噴射方量控制16m3/h以下，工作風量控制最大的參數噴射，有利于將混凝土通過高壓吹散，防止初支面出現凹凸現象，保證初支面的噴射質量。

4.3 有鋼架地段噴射質量控制

4.3.1 無滲水地段噴射施工

對于無滲水地段采取噴射兩側拱架拱腳、初噴拱頂、初噴兩側邊墻，然后再噴拱頂，來回往復噴射待（噴射方量控制在20～25m3/h），噴射至拱架表面距設計剩余5cm時，采取自下而上的方式噴射（噴射方量控制在8m3/h）直至將初支面噴平順【3】。

4.3.2有滲水地段噴射施工

有水地段，對于集中股狀水提前埋管引排處理，噴射方式大致與無水地段相近，為了確保有水處噴射混凝土能夠與拱架黏結，一般采取在開始時對有滲水處進行初噴，使拱架和鋼筋網片表面能夠黏結部分混凝土，在無滲水拱架噴射趨于完畢后；對滲水處先噴射1層速凝劑，待1～2min過后開始對滲水處進行噴射（噴射方量控制在12～16m3/h）待初凝重復上述工藝直至噴射至拱架表面距設計剩余5cm時，采取自下而上的方式噴射（噴射方量為8m3/h，）直至將初支面噴平順。

4.4 施工控制要點

1）噴射前應仔細檢查噴射面，如有松動土塊應及時處理，噴射中當有脫落的土塊或混凝土被鋼筋網架住時，應及時清除后再噴射。機械手應布置在安全地帶，并盡量靠近噴射工作面，便于操作員隨時調整風壓。

2）噴射完成后應檢查噴射混凝土與土質表面粘結情況，同時測量其平整度和斷面，并將此斷面與開挖斷面對比，確認噴射混凝土厚度是否滿足設計和規范要求。當有空鼓、脫殼時，應及時鑿除，沖洗干凈后進行重噴或采用壓漿法填充。

3）在噴射側壁下部時，需將上半斷面噴射時的回彈物清理干凈，防止將回彈物卷入下部噴層中形成“蜂窩”而降低支護強度。

4）噴射混凝土冬期施工時，洞口噴射混凝土應有防凍保暖措施；作業區的氣溫和混合料進入機械手的溫度均不應低于5℃；在結冰的層面上不得進行噴射混凝土作業。

4.5 整修和養護

噴射混凝土初凝后，進行人工修整，鏟除結固、凸出的混凝土；噴射混凝土在終凝2h后開始灑水養護，每天3～4次，保證濕潤狀態，當溫度低于5℃時，禁止灑水。

5 結語

通過車載式濕噴機使用中施工工藝和方法的改進，既有效地解決了濕噴機械手在長大隧道實際應用的問題，又提高了噴射混凝土施工質量，避免后期因噴射混凝土平整度造成隧道隱患的發生，既保證隧道施工質量，又加快了隧道施工的進度。