淺談隧道噴射混凝土施工質(zhì)量要求及控制

顧永智

摘 要：本文分析了隧道噴射混凝土施工要求及控制要點，提出設(shè)計思路，為隧道噴射混凝土施工提出了一定建議和經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：噴射混凝土;質(zhì)量要求;控制

噴射混凝土施工技術(shù)是隧道開挖初期支護的重要內(nèi)容，它是借助于噴射設(shè)備，利用壓縮空氣將預(yù)先拌合好混凝土噴射到支護面上，混凝土迅速凝結(jié)硬化而形成隧道的圍護結(jié)構(gòu)。噴射混凝土施工技術(shù)水平的高低，直接影響到隧道支護質(zhì)量和施工安全。

一、隧道噴射混凝土施工初期支護設(shè)計

隧道支護結(jié)構(gòu)按新奧法原理設(shè)計，襯砌采用復(fù)合式襯砌，初期支護采用錨噴支護。二次襯砌采用模筑鋼筋混凝土及模筑混凝土初期支護與二次支護襯砌間設(shè)防水層。設(shè)計思路為：充分發(fā)揮圍巖的自承能力，以隧道開挖后及時施作的初期支護，以抑制圍巖變形，使其趨于穩(wěn)定的主要手段。同時，通過及時噴射混凝土于開挖巖面之上，可延緩圍巖的風化作用，改善圍巖的承載能力。

二、隧道噴射混凝土施工配合比設(shè)計要求

噴混凝土配合比的選擇，既要考慮噴混凝土強度和其他物理力學(xué)性能的要求，又要考慮施工工藝的要求。為減少回彈物，和現(xiàn)澆混凝土相比，其石子用量和粒徑均應(yīng)小，而砂子的比例就相應(yīng)增加，一般砂率在50%左右。由于集料總表面積增大，就要用更多的水泥漿包裹集料表面，故水泥用量較大。而水泥用量大，混凝土收縮也大，且容易開裂。水灰比也是影響噴混凝土強度和其他物理力學(xué)性能的重要因素。若水灰比過大則噴射面上會出現(xiàn)流淌或滑移現(xiàn)象;水灰比過小則料束分散，回彈增多，粉塵增大，噴射面上會出現(xiàn)干斑，影響噴混凝土的密實性。根據(jù)實踐經(jīng)驗，水灰比值一般在0.4～0.5之間為好。

噴射混凝土配合比設(shè)計必須符合下列要求：

1.必須能向上噴射到指定的厚度，并且回彈量最少;

2.4～8小時的強度應(yīng)能具有控制地層變形的能力;

3.在速凝劑用量滿足可噴性和早期強度的要求下，必須達到28天的強度;

4.有良好的耐久性;

5.不發(fā)生管路堵塞;

6.合適的膠骨比、砂率和水灰比。常用噴射混凝土的膠骨比（即水泥與骨料比）：1：4～1：4.5;拌合料的砂率：45%～55%;水灰比：0.4～0.45;噴射混凝土配合比通常為：水泥：砂：石：水=1：2：2：0.4～0.5。

三、隧道噴射混凝土施工質(zhì)量控制

（一）風壓與水壓

噴射混凝土是利用壓氣輸送混合料的，風壓是否適當，對減少混凝土的回彈量，保證噴擊射混凝土質(zhì)量和降低粉塵有很大影響。風壓與噴射方向、拌合料輸送距離、砂子含水率、混凝土配合比以及輸送管的彎曲程度，內(nèi)壁粗糙程度等因素有關(guān)。當垂直向下輸送時，其風壓與運距關(guān)系，可近似于水平輸送。但垂直向上輸送時每增高10米，應(yīng)提高0.02～0.03 MPa的風壓。噴頭處水壓必須大于風壓，壓力應(yīng)穩(wěn)定。水壓一般比風壓大0.1MPa左右為宜。采用壓力水箱以獲得穩(wěn)定的壓力水。

（二）噴射角度和距離

噴頭與受噴面的角度，一般應(yīng)垂直并稍向剛噴射的部位傾斜約10度左右，這時回彈量最少。噴料口與受噴面距離，以0.8～1.0米為較好。它是按最小回彈率和獲得最高強度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定的。

（三）一次噴射厚度及間歇時間

當噴層較厚時，噴混凝土應(yīng)分層進行。一次噴射厚度應(yīng)按噴射效率、回彈損失，混凝土顆粒間的凝聚力、噴層與巖面的粘結(jié)力等因素來定。一次噴射太厚，會出現(xiàn)混凝土凝聚力減弱，噴層下墜、流淌，特別是噴射拱頂時容易因自重而產(chǎn)生脫落。也不能太薄，否則骨料易于回彈。因此，一次噴射厚度不應(yīng)小于骨料粒徑的2倍。摻速凝劑時，一次噴射厚度側(cè)墻7～10厘米，拱部5～7厘米。不摻速凝結(jié)劑，側(cè)墻5～7厘米，拱3～5厘米。兩次噴射的間歇時間與采用的水泥品種、是否摻速凝劑、施工時氣溫等因素有關(guān)。

四、隧道噴射混凝土施工常見質(zhì)量問題

（一）質(zhì)量問題及現(xiàn)象

1.混凝土開裂。

2.混凝土剝落。

3.混凝土離層。

4.混凝土厚度不足。

（二）原因分析

1.受噴面粉塵、雜物未清除不徹底。

2.松動危石未清除，松動石塊存有較大空隙，而混凝土受遮擋無法噴入。

3.噴射混凝土所用材料不合格或混凝土配比不合適。

4.養(yǎng)生不及時或養(yǎng)生時間不足。

5.開挖爆破距噴射混凝土作業(yè)完成時間間隔過短，受爆破沖擊、震動。

6.缺乏對混凝土厚度的檢查或檢查頻率不足。

（三）預(yù)防措施

1.噴射混凝土作業(yè)前應(yīng)對受噴面粉塵、雜物用高壓風或水徹底清除干凈，防止混凝土與受噴面結(jié)合不良。

2.噴混凝土前對松動石塊、危石或遮擋物用人工徹底予以清除。

3.噴射混凝土所用各種材料質(zhì)量、規(guī)格必須合格：水泥應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，因其凝結(jié)時間較快，且與速凝劑有良好的兼容性，礦渣硅酸鹽水泥也可使用，其它水泥不宜使用。對于軟弱圍巖宜選用早強水泥，或在拌和時摻加早強劑，水泥標號不得低于425號。砂應(yīng)采用硬質(zhì)、潔凈的中粗砂，細度模數(shù)宜大于2.5，用前應(yīng)過篩。碎石石質(zhì)應(yīng)堅硬，最大粒徑控制在15mm且級配良好，不致堵塞噴射管路，并減少回彈量。速凝劑必須是合格產(chǎn)品，并保證使用時不變質(zhì)，其摻量需根據(jù)水泥品種、水灰比不同通過試驗確定，使配制的混凝土初凝時間不超過5mm，終凝時間不超過10min。混凝土配比應(yīng)通過試驗確定，使拌制的混凝土有良好的流動性、和易性，滿足設(shè)計強度和噴射工藝要求。

4.混凝土終凝2h后應(yīng)即噴水養(yǎng)生，經(jīng)常保持其表面濕潤，養(yǎng)生不得少于7d。

5.因一般噴射混凝土施工需緊隨開挖進行，故其受開挖爆破震動、沖擊影響很大，混凝土需具一定強度后才能抵御，所以開挖爆破距噴射混凝土作業(yè)完成時間間隔不得少于4h，施工中應(yīng)嚴格控制。

6.應(yīng)按頻率要求認真檢查所噴混凝土的厚度：每10m檢查一個斷面，每斷面從拱頂中線起，每2m檢查一個點。平均厚度≥設(shè)計厚，60%的點厚≥設(shè)計厚，最小厚度≥0.5設(shè)計厚。

7.對于受噴面高低不平、起伏過大的，應(yīng)先對低洼處作噴混凝土找平處理，個別突出的應(yīng)予以鑿除，鋼筋網(wǎng)所用鋼筋直徑宜為6-8mm，用前必須除銹、除油，保護層應(yīng)大于20mm。

在隧道噴射混凝土施工中，通過對初期支護設(shè)計、配合比設(shè)計和質(zhì)量預(yù)控措施，其施工質(zhì)量能得到較好的保證，工程質(zhì)量得到較大的提高。