高鐵隧道施工中的濕噴混凝土施工技術(shù)分析

吳詩(shī)堯

（中冶路橋建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

高鐵隧道施工作為一項(xiàng)復(fù)雜性工作，濕噴混凝土可為隧道開(kāi)挖支護(hù)創(chuàng)設(shè)良好的施工條件，全面保證隧道施工質(zhì)量及安全性。但由于隧道實(shí)際施工過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)條件較為復(fù)雜，易受外界因素干擾，影響項(xiàng)目施工質(zhì)量及效率。因此，為進(jìn)一步保障高鐵隧道施工質(zhì)量，需準(zhǔn)確掌握其施工技術(shù)特征，做好施工技術(shù)要點(diǎn)把控，采取針對(duì)性質(zhì)量控制措施，確保高鐵隧道施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1 高鐵隧道施工中的濕噴混凝土施工技術(shù)特征

濕噴混凝土施工技術(shù)主要是指按照相關(guān)要求，將一定比例的水泥、砂、石及外加劑進(jìn)行均勻混合，攪拌形成混凝土，利用泵或壓縮空氣輸送至巖石或結(jié)構(gòu)物表面，促使巖石或結(jié)構(gòu)整體實(shí)現(xiàn)加固目標(biāo)。噴射混凝土密實(shí)度及整體性控制，與常規(guī)澆筑混凝土振搗密實(shí)原理存在較大差異性，噴射混凝土主要是依托高速射流密實(shí)，其整體密實(shí)程度與射流過(guò)程息息相關(guān)。噴射混凝土施工工藝較為簡(jiǎn)易，消除傳統(tǒng)混凝土支模、澆筑及拆除模板等環(huán)節(jié)，提高施工效率，且與常規(guī)混凝土相較具有良好的密實(shí)度，強(qiáng)度及抗?jié)B性能優(yōu)良。噴射混凝土的主要作用體現(xiàn)在以下幾方面：（1）充分充盈外露節(jié)理和裂隙，增強(qiáng)圍巖整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性；（2）混凝土作為與圍巖大面積、穩(wěn)固性接觸最佳支護(hù)方式；（3）通過(guò)接觸面附著力和剪力，作用于噴射混凝土上的外力分散至圍巖上，以此避免局部掉塊，在隧道壁面周圍形成一個(gè)閉合承載環(huán)，以此分擔(dān)圍巖部分應(yīng)力；（4）填平圍巖凹面，避免應(yīng)力過(guò)于集中，加強(qiáng)軟弱層，將土壓傳遞至鋼支撐和錨桿，開(kāi)挖工作完成后應(yīng)立即將避免完成覆蓋，以免圍巖出現(xiàn)風(fēng)化。

2 高鐵隧道施工中的濕噴混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備工作是濕噴混凝土施工基礎(chǔ)保障，需按照相關(guān)要求，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況完成施工準(zhǔn)備工作，檢查風(fēng)壓系統(tǒng)穩(wěn)定性是否滿足要求，電源供電是否可靠，施工人員是否到位，并在正式實(shí)施噴濕工作之前，應(yīng)將設(shè)備進(jìn)行空轉(zhuǎn)運(yùn)行，以此檢查進(jìn)料口是否安設(shè)穩(wěn)固；準(zhǔn)確測(cè)量圍巖基本尺寸，保證隧道洞外輪廓光滑度，針對(duì)欠挖部位需及時(shí)補(bǔ)鑿，并將浮石予以清除，隨后利用高壓水將待噴面異物及時(shí)清理；仔細(xì)查看隧道壁面是否存在滲漏水現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)滲漏水區(qū)域，需及時(shí)采取相應(yīng)的措施做好防水保護(hù)，較為干燥區(qū)域內(nèi)實(shí)際噴射之前，應(yīng)適當(dāng)噴灑水分，確保具有一定濕度，增強(qiáng)巖面黏結(jié)力。

2.2 供風(fēng)

供風(fēng)作為濕噴混凝土施工中核心環(huán)節(jié)之一，主要將空壓機(jī)壓縮空氣存儲(chǔ)于存氣罐內(nèi)，通過(guò)風(fēng)管進(jìn)入混凝土噴射機(jī)，作為噴射機(jī)持續(xù)性驅(qū)動(dòng)力，促使噴射機(jī)內(nèi)混凝土持續(xù)性噴射至噴頭部位，最終以高速度噴射于受噴面上。由于噴射過(guò)程中整體噴射速率較快，骨料與水泥受重復(fù)性沖擊及壓實(shí)，最終形成密實(shí)混凝土。正式送風(fēng)之前需將計(jì)量泵開(kāi)啟，避免高壓混凝土混合物將噴孔堵塞，送風(fēng)過(guò)程中需不斷優(yōu)化調(diào)整噴射風(fēng)壓，通常具體工作過(guò)程中應(yīng)控制在0.3～0.5Mpa，防止由于風(fēng)壓過(guò)大粗骨料噴射至噴面后回彈，以及過(guò)小骨料無(wú)法沖進(jìn)砂漿層出現(xiàn)掉落現(xiàn)象，混凝土回彈量小、表面濕潤(rùn)光澤屬于最佳風(fēng)壓。

2.3 混合料制備

混合料制備質(zhì)量直接影響最終施工質(zhì)量，混合土實(shí)際拌和過(guò)程中，應(yīng)按照一定順序完成材料拌和，水泥選取建議優(yōu)先選用普通硅鹽酸水泥，強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)超過(guò)32.5級(jí)，粗骨料應(yīng)選取質(zhì)地堅(jiān)硬碎石，將其粒徑控制不超過(guò)15mm，骨料級(jí)配應(yīng)為連續(xù)級(jí)配，細(xì)骨料應(yīng)選用中粗砂，保證其堅(jiān)硬耐久性優(yōu)良，模數(shù)應(yīng)超過(guò)2.5，砂率通常控制在45%～55%。同時(shí)，材料混合料中若需加入一定劑量的外加劑，應(yīng)確保其與混凝土和圍巖黏結(jié)力不會(huì)造成干擾，對(duì)混凝土及鋼材無(wú)腐蝕作用，具備綠色、環(huán)保成效。為保證混合物攪拌均勻性，應(yīng)保持?jǐn)嚢钑r(shí)間超過(guò)2min，防止混凝土分散缺乏均勻性，但也不建議超過(guò)4min，避免對(duì)泵送劑性能造成干擾，影響混凝土拌和質(zhì)量。

2.4 濕噴作業(yè)

按照以往高鐵隧道濕噴混凝土施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)獲知，清潔濕潤(rùn)的巖面與混凝土粘接具有良好的緊密性，所以正式實(shí)施噴射混凝土之前，需利用高壓水將其隧道進(jìn)行清洗完畢，保證其潔凈度及濕度滿足施工要求。待上述清潔工作完成后，可實(shí)施混凝土噴射工作，應(yīng)從隧道底部自下向上操作，防止實(shí)際噴射過(guò)程中回填料將沖洗干凈巖面污染；噴射過(guò)程中施工人員應(yīng)控制噴嘴與巖面實(shí)際距離，通常保持在1.0m左右，嚴(yán)控噴射風(fēng)壓，實(shí)時(shí)梳理混凝土輸料管，防止施工人員變更噴射方向時(shí)輸料管內(nèi)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；噴射速率應(yīng)保持均勻、連續(xù)，始終保持料斗內(nèi)部具有一定劑量的混合料，及時(shí)清理振動(dòng)篩上大骨料及雜物，確保噴射工作具有穩(wěn)定性、均勻性。同時(shí)，應(yīng)控制噴射初層實(shí)際厚度，按照圍巖實(shí)際類別和水文地質(zhì)狀況確定，以免初始噴層過(guò)薄骨料黏結(jié)缺乏一定的穩(wěn)固性，亦或噴射厚度過(guò)大重量超出內(nèi)部混凝土凝聚力，通常將其厚度控制在4～5cm；噴射過(guò)程中施工人員應(yīng)主噴面保持垂直，料束與手噴面垂線夾角控制在0～15o內(nèi)，防止實(shí)際噴射角度過(guò)大混凝土在噴面上出現(xiàn)凹凸不平質(zhì)量缺陷，同時(shí)會(huì)增加回彈量，進(jìn)而對(duì)混凝土噴射強(qiáng)度造成影響。此外，在布設(shè)盲管部位應(yīng)與盲管噴射噴面正對(duì)，以此保證其后部形成透水空隙，并與垂直方向形成一定小角度，以此確保后面混凝土噴射更具密實(shí)度。濕噴施工工藝中通常一次噴射厚度應(yīng)保持在4～5cm，二次厚度可達(dá)到10cm，進(jìn)行分層噴射時(shí)需科學(xué)、合理選取時(shí)間間隔，并正式實(shí)施二次噴射之前，在受噴面噴灑適量水，保證其濕度滿足施工要求，保證兩層混凝土間擁有良好的黏結(jié)。

2.5 整平與養(yǎng)護(hù)

待噴射工作完成后，混凝土實(shí)施自然整平，有助于不保證其整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及持久性，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)平整，影響混凝土與鋼筋間良好銜接，并在混凝土內(nèi)部形成裂縫，影響其自身強(qiáng)度及耐久性，但由于自然平整混凝土表面較為粗糙，不利于后續(xù)二襯施工，所以應(yīng)在混凝土初凝后，利用刮刀將多余混凝土去除，通過(guò)抹灰找平方式完成整平工作。濕噴混凝土施工完成后存在粗糙的表面，所以對(duì)其進(jìn)行良好的養(yǎng)護(hù)十分關(guān)鍵，不僅可有效保證水泥充分水化，規(guī)避混凝土形成異常收縮裂縫，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)10天，氣溫較低季節(jié)應(yīng)保持其溫度控制在0oC以上，防止混凝土受凍融化后出現(xiàn)大范圍脫落現(xiàn)象。

3 高鐵隧道施工中的濕噴混凝土施工質(zhì)量控制措施

高鐵隧道施工中濕噴混凝土施工質(zhì)量，直接影響最終施工成效，需采取針對(duì)性解決措施，保證施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，做好各細(xì)節(jié)工作，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）噴頭移動(dòng)方式。噴射過(guò)程中調(diào)整移動(dòng)噴頭應(yīng)遵循因地制宜原則，應(yīng)將橫、豎條交叉使用，保證混凝土達(dá)到一定厚度之后離開(kāi)，循序漸進(jìn)擴(kuò)大噴射面積。同時(shí)，應(yīng)遵循一定先下后上噴射順序，噴射過(guò)程中針對(duì)凹凸不平現(xiàn)象，需將凹出填充平整之后調(diào)整噴頭，噴射長(zhǎng)度每次應(yīng)控制在3～4m，保證最終噴射混凝土面具有一定的光滑度。

（2）回彈量調(diào)整。回彈主要是指混凝土噴射面由于與巖面、鋼筋等相互摩擦、碰撞等從噴面上掉下拌合物，其回彈量與多個(gè)因素密切相關(guān)，不僅包含噴射位置、空氣壓力，而且涉及水泥用量、水灰比等。通常初期回彈量較大，逐漸形成塑性層后骨料嵌入難度較低，回彈量較少，所以需控制實(shí)際噴層厚度，不宜小于4cm，同時(shí)回填料掉落于地面上，含有一定的雜質(zhì)，無(wú)法進(jìn)行收集回收利用。

（3）噴射角度及距離控制。噴射過(guò)程中施工人員應(yīng)需噴面保持垂直，邊墻噴射應(yīng)將噴嘴向下10oC,便于混凝土噴射于厚度較大的頂端，頂部建議以直徑方向進(jìn)行噴射，如受噴面覆蓋存在鋼筋等，應(yīng)適當(dāng)將噴頭進(jìn)行傾斜，不能小于70o，規(guī)避其間角度過(guò)小知識(shí)混凝土物料在受噴面上滾動(dòng)，形成一定波形噴面同時(shí)，增加實(shí)際回彈量。噴射距離取決于最小回填量和最高強(qiáng)度，一般噴射距離控制在0.6～1.2m為宜，噴嘴部位空氣壓力應(yīng)保持在0.3～0.5MPa。

4 結(jié)語(yǔ)

濕噴混凝土施工技術(shù)在高鐵隧道中應(yīng)用，不僅有效解決干噴混凝土存在的瓶頸，而且為高鐵隧道施工提供安全施工保證，獲取良好的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，濕噴施工方式生產(chǎn)效率高，施工操作程序少，混凝土質(zhì)量穩(wěn)定可靠，對(duì)保護(hù)施工人員身體健康、提高經(jīng)濟(jì)效益具有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，為保證濕噴施工工藝在高鐵隧道施工中具有良好的應(yīng)用成效，需掌握其施工特征，把握施工技術(shù)要點(diǎn)，做好各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制措施，保證隧道施工質(zhì)量。