地鐵隧道工程中噴射混凝土的超耗分析及控制措施

潘 爭

中鐵十八局集團第三工程有限公司 河北 涿州 072750

1 噴射混凝土原材用量標準

經查閱JLJD-GD—2011《吉林省城市軌道交通工程計價定額》（因背景工程噴射混凝土施工均發生在2017年之前，故不參考新版定額數據），匯總數據如表1所示。

表1 噴射混凝土定額數據

另外，同冊附錄中關于噴射混凝土弧形隧道單位用量的配備為：P·O 32.5水泥650 kg，粒徑20 mm碎石0.702 m3，中砂0.962 m3，速凝劑16.456 kg。由此可知，定額中噴射單位用量的混凝土與配備單位用量的混凝土關系是：水泥超耗比為62.5%，碎石超耗比為36.05%，中砂超耗比為86.43%，速凝劑超耗比為37.13%/105.7%。這其中包含回彈量、原材料含水率及相對密度不同造成的消耗，混凝土拌制、運輸等消耗，及規范允許的超挖等原因造成的消耗。

2 工程概況

長春地鐵1號線一期工程車輛段與綜合基地出入段線橋梁及隧道工程，包含出入段線暗挖區間514 m，正線段暗挖區間70 m，明挖區間300m。暗挖區間隧道斷面為12.20 m 9.32 m，包含2個豎井。

本工程噴射混凝土原料用量超耗情況如表2所示。

表2 噴射混凝土原料用量超耗情況

3 超耗原因分析

3.1 原材料用量控制

3.1.1 現場施工配合比影響

若施工中未嚴格按配合比進行噴射混凝土拌制，即水泥用量偏少或速凝劑用量偏少，則造成的結果有：一是強度偏低；二是回彈量大，直接利用率低；三是作業時間長。因此，施工中應嚴格按配合比進行噴射混凝土拌制。

3.1.2 水泥用量影響

在土層含水量較大的地段，若仍采用原配比的水泥量，將導致噴射混凝土的黏附性較差，回彈量較大，特別是在仰拱不能利用的地方，材料超耗現象明顯。因此，應當適當多摻加水泥用量，從而使回彈量相對減小，改善噴射效果[1]。

3.1.3 骨料用量影響

砂率和粗骨料粒徑的大小直接影響噴射混凝土的強度及回彈量。砂率越大，粗骨料粒徑越小，則噴射混凝土強度越低；砂率越小，粗骨料粒徑越大，則回彈量越大[2]。所以，在保證強度的前提下，砂率應盡量增大。經其他項目咨詢及數據查證，砂率宜控制在50%～55%，粗骨料粒徑一般為5～10 mm，最大應小于16 mm。

3.1.4 速凝劑用量影響

速凝劑是適用于噴射混凝土施工工藝的外加劑，摻入速凝劑可以提高混凝土的早期強度。速凝劑的摻加要適量，這與水泥、砂石料材質、摻量、噴射部位，甚至施工機械、噴射水平等都有關系。速凝劑的摻量過小，不但起不到早強的作用，且回彈量大；摻量過大，不但會極大地降低混凝土的后期強度，還會增大回彈量。

3.2 噴射工藝

混凝土噴射操作對回彈影響較大，噴射角度盡量與受噴面垂直，采用“S”形或螺旋形方法噴射。實際操作中均有不同程度的不足。

各噴層時間間隔對回彈量影響也較大。在噴射混凝土過程中，各噴層時間間隔不當會造成回彈量增大。一種是間隔時間太短，噴射混凝土未初凝而脫落，造成回彈量增大；另一種是時間間隔太長，噴射混凝土已初凝，再次噴射時骨料不能鑲嵌到混凝土面上，造成回彈量增大。

噴射機的工作風壓對回彈量影響也較大。工作風壓過低，壓實力小，影響混凝土強度；工作風壓過高，即噴射速度過大，動能過大，使回彈量增加。調整合適的工作風壓是降低噴射混凝土回彈率的重要手段，混凝土噴射時要控制噴射機的工作風壓，并根據噴射速度進行調整。

3.3 現場管理

3.3.1 超挖影響

施工中，在洞內無水條件下，開挖輪廓線都能得到較好的控制，超挖在5 cm以內。但在含水量較大地段，超挖一般在10 cm以上，按本工程設計圖紙計算，理論需超耗噴射混凝土29.84%。

3.3.2 臨時堆料

為滿足施工需要，現場大多進行提前拌和。當拌和數量較大時，會出現2種問題：一是干混料堆方體過大，原料外漏至豎井內，造成直接浪費；二是堆放時間過長，部分干混料黏附性能缺失，造成間接浪費。施工中，技術或工班人員應根據施工需求提前計劃好噴射混凝土數量。

3.3.3 回彈料處理

部分施工段，上臺階與下臺階無法形成有效連續施工，致使上臺階噴射完畢后的回彈料無法及時合理利用，堆積時間過長，造成結塊浪費。

4 控制措施

4.1 控制降水效果

降水效果的好壞是影響超挖值大小的關鍵因素。降水效果較好的部位，全風化泥巖層及砂巖夾層均能控制在可控范圍內；存在殘留水的部位超挖較大，存在安全隱患。

1）在降水井打設過程中，技術人員要全程旁站洗井過程、填料過程，保證降水井打設無誤。

2）做到砂層超前降水半個月以上，全風化泥巖層超前降水一個月以上。

3）加強巡檢力度，確保降水井運行正常。

4.2 嚴控開挖尺寸

由測量人員控制中線水平，施工時保證不欠挖，控制超挖。開挖輪廓線盡可能圓順，隧道斷面在風鎬開挖完成大面積后，最后使用小型工具進行修邊，盡可能減少超挖。如遇含水量較大地段，需提前控制好降水效果及拱頂注漿工作，在減少超挖的同時，還能降低安全隱患。

4.3 合理安排工序

在施工組織上，上下臺階盡可能同時施工，提高回彈料的使用率。上臺階回彈料二次填入仰拱進行利用，能夠有效地減少浪費。

4.4 臨時堆料及回彈料剩余處理辦法

每循環噴射混凝土拌和數量由技術人員交底，按照交底數量進行控制，盡量減少臨時堆料。不能避免臨時堆料時，應及時歸攏至指定地點，待下一循環立即使用。

4.5 加強噴射手等人員技能培訓，提高工藝操作水平

加強對進場人員的培訓，請專業技能較高的噴射手進行現場指導，針對風壓控制、噴射工藝及順序提出改進措施，使項目每個噴射手的技術水平合格。

5 結語

綜上所述，本工程在噴射混凝土施工質量控制上基本滿足了安全、質量和成本的要求，但是施工過程中還有待改進、提高的方面。噴射混凝土的超耗是地鐵隧道工程關注的重點，更是成本控制的關鍵。因此，分析施工過程中各環節超耗的原因，并落實相應的控制措施，是地鐵隧道工程噴射混凝土數量控制的關鍵點。