濕噴混凝土技術在高鐵隧道施工中的應用

摘要：為使高鐵輻射到更多區域，要求高鐵建設要適應各種不同的地質環境，其中就包括施工難度較大的隧道施工。濕噴混凝土施工技術基于施工效率高、施工質量佳及可有效節約成本等優勢，在高鐵隧道施工中被大范圍使用。對高鐵隧道施工過程中濕噴混凝土施工技術進行探析，為今后相關的工程項目提供借鑒。

關鍵詞：高鐵隧道；噴濕混凝土；技術探析

0" "引言

濕噴混凝土施工技術基于施工效率高、施工質量佳及可有效節約成本等優勢，在高鐵隧道施工中被大范圍使用。在高鐵隧道施工過程中，只有重點關注濕噴混凝土技術的實施方法和與其對應的作用，才能在實施過程中達到其最佳的效果。本文對高鐵隧道施工過程中濕噴混凝土施工技術進行探析，為今后相關的工程項目提供借鑒。

1" "濕噴混凝土施工技術概述

1.1" " 濕噴混凝土施工技術特點

濕噴混凝土施工技術是按照科學的比例，將水泥、石、砂以及一些外加劑混合，攪拌均勻制成混凝土，接著使用壓縮后的空氣或者泵，將其運輸到結構物或者巖石表面，從而達到加固結構或巖石的目的。濕噴混凝土與傳統澆筑混凝土相比，在整體性控制和密實度方面與常規振搗密實原理有著比較大的不同，濕噴混凝土是依靠高速射流密實，它密實的整體程度和射流的過程有著很大關聯。濕噴混凝土的施工技術相對比較簡單，省略了常規混凝土的澆筑、支模及模板拆除等工序，作業效率顯著提高[1]。另外，與傳統混凝土相比，在強度、抗滲性能及密實度等方面有著較大提升。

濕噴混凝土特點主要包括以下幾點：一是濕噴混凝土可以充分填充外露的裂隙和節理，加強整體框架的穩定性和強度。二是濕噴混凝土作為與圍巖大范圍接觸且穩定性最好的支護方式，通過接觸部分的剪力和附著力，將外力作用到濕噴混凝土上，進而分散到外部巖石上，有效防止了部分區域掉塊。并在隧道壁各角度建立一個封閉的承載環，有效承擔了圍巖的一部分應力。三是圍巖凹面進行填平作業時，應力不可過于集中，應強化軟弱層，把土壓傳導到鋼錨桿區域。作業完成需要立刻完成覆蓋，避免出現圍巖風化的現象，濕噴混凝土工藝流程如圖1所示[2]。

1.2" " 濕噴混凝土的運用

高效合理使用濕噴混凝土施工技術，可以提高施工表面結構的穩定性和強度，進而使隧道的安全性和穩固性得到最大程度的強化。此項施工技術對于大面積以及牢固支護圍巖非常適用。在混凝土噴射過程中，匯聚成的應力承載環提供了堅實保障，使隧道內的圍巖應力穩定釋放，能夠避免隧道內壁坍塌掉落的風險發生。其可以有效防范圍巖的風化，可對隧道的內壁凹陷填補起到促進作用，極大提升隧道圍巖的穩固性。

2" "噴射混凝土配合及原材料選擇

2.1" " 科學確定噴射混凝土的配合比

在高鐵項目的隧道作業過程中，確保濕噴混凝土符合施工要求，一是需要隧道具備可噴條件；二是需要隧道強度達到濕噴要求；三是要求隧道具有較強的耐久性和防滲性，粉塵較少。滿足上述三點要求后，在噴射混凝土前，要科學合理的對水泥、速凝劑、碎石、沙以及清水進行配比，只有配比科學合理，才能最大程度發揮濕噴混凝土對工程質量的重大作用。

2.2" " 合理選擇原材料

合理選擇原材料要符合以下點要求：一是沙子應當選擇硬度較高的品種，以干凈的粗河沙為最優，大部分應當為細度模數為3的沙子。二是碎石的大小要根據輸料管的尺寸確定，通常情況下，碎石的尺寸不宜超過輸料管1/4直徑，且要求具有較高硬度、較好耐性。三是水泥應當選擇凝結速度快、凝結后硬度高的品類。目前大多數項目中，普遍使用硅酸鹽水泥。在濕噴混凝土作業中，水泥溫度控制是重中之重，一般水泥的溫度不宜超過30℃。水泥的儲存運輸過程中，務必要做好防潮工作，這也是水泥質量合格的前提。在實際作業中，水泥盡量不要超過生產日期15天。四是選擇適合項目的速凝劑，可以起到事半功倍的效果。另外，在混凝土中加入適量的減水劑，也能一定程度提升混凝土的滲透性和透水性，提高工程質量。

3" "高鐵隧道施工中濕噴混凝土施工技術要點

3.1" " 準備工作

做好濕噴混凝土施工前準備工作，是達到預期施工效果的前提。首先，需要依據實施現場的具體情況進行準備工作，如風壓系統是否達到施工要求的穩定度，電源是否能正常供電，施工技術人員是否到達各自位置等。其次，在開工之前，需讓設備空轉數個周期，保證進料口安裝穩固。再次，需要對圍巖尺寸進行準確測量，確保隧道洞外壁光滑度符合標準，同時需要第一時間補鑿欠挖區域，并及時清除浮石。接著，使用高壓水槍清理待噴區的雜質異物。最后，認真檢查隧道壁面是否有滲漏水的情況，如果發現滲漏水，應當立即采取防水保護措施。對于相對干燥的噴射區域，在噴射前需噴灑適量水分，保證一定程度的濕度，以增強巖面的黏結力[3]。

3.2" " 供風

供風是濕噴混凝土在施工過程中極為重要的環節，主要是使用空壓機對空氣進行壓縮，并將其儲存進氣罐里。壓縮的空氣順著風管流入混凝土噴射機內，為噴射機提供了連續的動能，得以保證噴射機里的混凝土可以連續噴射到機器的噴頭。之后混凝土得以極高的速度，噴射到對應的待噴區域。在噴射時噴射的速度極快，水泥和骨料受到較強的沖擊并不斷壓實，進而形成符合標準的混凝土[4]。

需要注意的是，在開始送風前要提前開啟計量泵，從而保證噴孔不會被高壓狀態的混凝土混合物堵塞。開始送風后，需要持續調節噴射的風壓，保證在實施過程中風壓介于 0.3～0.5MPa，以避免因為風壓太大，導致粗骨料噴射到噴面后發生回彈現象，或者風壓過小導致小骨料沒有辦法沖到砂漿層進而掉落。最佳的風壓狀態是混凝土表面濕潤光滑，回彈量很小。

3.3" " 混合料制備

混合料的制備質量與最終的施工質量息息相關，在混合土拌和過程中，要求按規定的順序拌和材料。優先選用強度等級不低于32.5級的普通硅鹽酸水泥。粗骨料則優選質地堅硬且粒徑小于15mm的碎石，骨料級配需為連續級配。細骨料為耐久性優異且十分堅硬的中粗砂，模數不得低于2.5。砂率需要在45%～55%范圍內。

另外，如果在混合料中添加一定量的外加劑，要保證添加的外加劑不會干擾圍巖與混凝土之間的黏結力，且不會腐蝕鋼材和混凝土，達到國家環保要求。為使混合物均勻攪拌，攪拌時間需不低于2min。另一方面，為避免出現混凝土非均勻性分散，攪拌時間應低于4min，這樣才能不干擾泵送劑性能，提高混凝土拌和質量。

3.4" " 濕噴作業

根據以往施工過的高鐵隧道項目中濕噴混凝土作業經驗可以發現，混凝土與表面濕潤且干凈的巖面粘接的緊密型最好。因此，在噴射混凝土作業前，應使用高壓水槍清洗隧道表面，使巖石表面濕度和潔凈度達到作業要求。對巖石表面清理完畢后，即可開始混凝土噴射作業，順序為自隧道底部向上噴射，以有效防止回填料在噴射過程中將清潔后的巖面污染。

技術人員在噴射時，需要嚴格控制巖面與噴嘴之間的距離，一般在1.0m上下。并控制好噴射的風壓，及時清理混凝土的輸料管道，避免出現技術人員改變噴射方向后輸料管出現堵塞。噴射速度要盡量連續、均勻、一致，保證有一定量的混合料在料斗里。實時將振動篩上的大骨料和雜物清理干凈，保證噴射作業的均勻性、連貫性及穩定性。

噴射初層的厚度要適中。這需要結合水文地質情況及圍巖具體類別而定，以免噴射初層過厚或者噴射初層過薄，造成黏結不夠穩固。一般噴射初層的厚度在 4～5cm范圍內。噴射混凝土現場作業[5]如圖2所示。

3.5" " 養護作業

完成噴射作業后，混凝土需要進行自然整平，以提高整體結構的持久性和強度。如對其振動整平，可能會影響鋼筋和混凝土間的銜接，使混凝土內形成裂縫，降低其結構耐久性和強度。自然整平的混凝土外表面比較粗糙，不適合二次施工，因此需要在混凝土完成初凝后，使用刮刀去除多余的混凝土，最后通過抹灰完成混凝土的整平工作。

通常濕噴混凝土的外表面略粗糙，有效養護是不可或缺的環節，有效養護可使水泥水化充分，避免因混凝土收縮異常形成裂縫。通常養護時間不可低于10天，養護環境溫度應控制在0℃以上，避免混凝土因溫度低凝結后融化出現大面積脫落。

4" "濕噴混凝土質量控制

高鐵隧道施工過程中，濕噴混凝土的質量與項目整體質量息息相關，為此需要做好細節工作，對需要特別注意的方面采取針對性措施：

4.1" " 噴頭的調整

在混凝土噴射過程中，應當根據施工實際情況實時調整和移動噴頭。應交叉運用豎條和橫條，確保噴頭離開時混凝土噴射到需要的厚度，然后再慢慢將噴射面積擴大。另外，噴射順序要自下而上，如噴射過程中遇到噴射后的混凝土凹凸不平，要把不平區域噴射平整后方能調整噴頭。噴射的長度單次應在3～4m范圍內，以使噴射后的混凝土表面較為光滑[6]。

4.2" " 回彈量控制

在高鐵隧道施工過程中，回彈量的控制是整個施工過程中至關重要的一環，噴射混凝土的回彈量控制直接影響著整個工程的最終質量水平。回彈是指混凝土噴射面與鋼筋、巖面等堅硬物質互相碰撞、摩擦等，從噴射表面掉落的拌合物。回彈量取決于許多因素，包括空氣壓力、噴射位置等，也會受水泥水灰比、用量等影響。

一般在噴射前期的回彈量比較大，隨著噴射進行，塑性層逐步形成，骨料就比較容易嵌入其中，回彈量也就逐漸減少，因此控制噴射厚度就尤為關鍵，大于4cm為宜。掉落的回填料已含有雜質，建議不要回收二次利用。

在實際作業過程中，要科學合理設置每個噴層的時間間隔，并參考首次凝結過程中速凝劑的劑量。現場技術人員要想確保工程質量，就必須科學合理的控制濕噴混凝土回彈量。施工單位的相關部門必須對整個作業過程嚴格管控，制定有針對性的制度監管體系，確保回彈量始終控制在合理區間，如發現不合理，立刻采取補救措施，確保工程質量達到設計要求。混凝土回彈檢測如圖3所示。

4.3" " 噴射角度和距離控制

在噴射作業進行中，技術人員需要垂直主噴面，使手噴面垂線和料束的夾角保持在0～15°內，以避免因作業時噴射角度太大，導致噴射面不平整。噴射面不平整會增大回彈量，減弱混凝土的噴射強度。如果角度過小，會導致混凝土的物料在受噴區域滾動，形成波狀盆面并增加回彈量。噴射的距離是由最高強度和最小回彈量決定的，噴射距離一般控制在0.6～1.2m范圍內，噴嘴部位的空氣壓力控制在0.3～0.5MPa。

5" "結語

濕噴混凝土施工技術是按照科學的比例，將水泥、石、砂以及一些外加劑混合，攪拌均勻制成混凝土，接著使用壓縮后的空氣或者泵，將其運輸到結構物或者巖石表面，從而達到加固結構或巖石的目的。在我國高鐵隧道建設中大范圍應用濕噴混凝土，不但有助于縮短工期，同時有助于提高工程質量。本文分析了高鐵隧道施工過程中濕噴混凝土施工技術運用，梳理了具體技術手段的運用，希望為我國高鐵隧道施工提供有價值的參考。

參考文獻

[1] 林春.濕噴混凝土技術在隧道施工中的應用[J].交通世界，2017（20）： 123-124.

[2] 劉何.濕噴混凝土在高鐵隧道施工中的應用[J].四川水泥，2016（7）：45.

[3] 史甲.高鐵隧道施工中濕噴混凝土的應用與施工技術分析[J].建筑技術開發，2018，45（18）：37-38.

[4] 冷鑫.隧道施工中掛模濕噴混凝土技術的應用研究[J].河南建材，2018（2）：43-44.

[5] 呂世璽.掛模濕噴混凝土技術在隧道施工中的應用分析[J].公路交通科技（應用技術版），2016，12（4）：228-229.

[6] 劉興韜.分析掛模濕噴混凝土技術在隧道施工中的應用[J].科技與企業，2012（8）：274.