潮式噴射混凝土在隧道施工中的應用與分析

程

1 概述

噴射混凝土在施工中的應用，在全世界范圍內已有近百年的歷程，由于其比模筑混凝土在諸多方面具有獨特的優越性，并隨著科學技術的不斷發展，噴射混凝土在設備材料、工藝上的日趨成熟，進而其應用也非常廣泛。如地下工程的“新奧法”“挪威法”原理施工，都是以噴射混凝土為支柱的工藝。目前，雖然濕噴技術具有明顯的優勢，在工程中的應用也越來越多，但是，由于其外加劑售價高、設備昂貴等原因，對濕噴技術的推廣應用起到了一定的阻礙作用，另外考慮其干噴工藝產生的粉塵大、回彈大、水灰比難以控制的缺陷，目前施工現場較多使用的是潮噴工藝，以期達到一定的經濟效益和社會效益。現就將潮噴混凝土的選擇、機具設備、勞動力組織、原材料與配合比、優缺點等方面進行分析。

2 工程概況

忻保高速公路云中山特長隧道位于山西省忻州市境內，為云中山隆起區，山體高程1 000 m～1 900 m，隧道左、右線分離設，左線隧道 LK41+475～LK47+040，長度為 5 565 m;右線隧道RK41+455～RK47+030，長度為 5 575 m，屬于特長隧道。其中TS-L8合同段:左線隧道 LK41+475～LK44+500、右線隧道RK41+455～RK44+500，施工任務由山西路橋二公司承建，初期支護采用C25噴射混凝土，噴射混凝土14 728 m3。

3 潮噴混凝土的選擇

1)云中山特長隧道是忻保高速公路制約性工程，對噴射混凝土施工質量要求高，而且本工程噴射混凝土14 728 m3，工程量較大，如果采用干噴施工，材料用量過大，如果采用潮噴施工，設備投資較高、外加劑單價高，綜合考慮，本工程采用潮噴施工。2)云中山特長隧道本合同段承建任務均為上坡施工，施工通風壓力較大，如采用干噴施工，產生大量粉塵，操作人員的作業環境差，對人身健康產生一定的影響，且增加隧道通風壓力，而采用潮噴施工，骨料預加少量水，使其呈潮濕狀，再加水泥拌和，從而降低上料、拌和和噴射時產生的粉塵，改善了施工環境。3)采用濕噴施工，而且其操作簡單，但設備投資大、操作及維修不方便，液體速凝劑售價高。采用潮噴施工，雖然也有一定的缺陷，但優越于干噴施工。在施工中，我項目部選擇有豐富經驗的噴射手，以至更好地控制施工質量。4)云中山特長隧道，圍巖整體穩定，開挖后采用潮噴工藝施工噴射混凝土，可滿足初期支護施工的要求，不會影響下道工序的銜接施工。根據云中山特長隧道總體要求、質量要求及環境條件，采用潮噴工藝施工應該是必要的。

4 施工機具設備的選擇與配備

4.1 施工機具設備選擇

目前，在施工中普通采用PE-5B型混凝土噴射機，其具有以下特點:1)技術先進;2)購置費用低，配件易購買，維修方便，且操作容易;3)體積較小，廣泛使用于礦山、隧道、涵洞、地鐵、水電工程等;4)結構合理、性能穩定，便于維護保養;5)使用壽命長。

4.2 施工機具配備

自動計量拌合站500型2座，6 m3混凝土運輸罐車6臺，噴射機6臺(每座隧道3臺)。

4.3 人員配備

以一臺噴射機為例:噴射手2人、司機1人、上料5人。

5 原材料與配合比的選擇

5.1 原材料選擇

1)水泥:P.O42.5普通硅酸鹽水泥;2)砂:選用中粗砂，根據當地地材情況;3)碎石:級配良好，5 mm～10 mm;4)速凝劑:嚴格控制其摻量;5)減水劑:為滿足強度要求，適當摻加減水劑。

5.2 配合比的擬定

以素混凝土配合比:C∶S∶G∶W=1∶2∶2∶0.45 為基準配合比 ，分別摻入不同外加劑進行試配。

配合比(一):GQ-9速凝劑及GQ-1A減水劑。其配合比為C∶S∶G∶W∶GQ-9∶GQ-1A=1∶2∶2∶0.45∶0.04∶0.01 。

配合比(二):ADD-8速凝劑及ADD-NS減水劑。其配合比為C∶S∶G∶W∶ADD-8∶ADD-NS=1∶2∶2∶0.45∶0.04∶0.012。

其結果見表1。

表1 配合比結果表

可見摻入外加劑的兩種配合比均滿足C25強度標準，但綜合考慮其外加劑單價及與材料匹配性，及現場混凝土和易性，決定采用配合比(二)，再經過現場多次試驗及比重換算，最終配合比(二)經過修正，得到:

C∶S∶G∶W∶ADD-8∶ADD-NS=1∶2.14∶2.11∶0.47∶0.04∶0.012。

6 現場驗證

1)原材料影響。同種材料，分A(水洗過)和B(未水洗)進行試拌，同一塊巖面上噴射，A比B具有混凝土強度高，粘結力大，回彈小等優點，說明集料的干凈性對噴射混凝土很重要。

2)施工溫度影響。當溫度過高時，水泥凝結時間加快，摻速凝劑后的混凝土其終凝時間和后期強度都不利。因此，應采取措施控制好噴射混凝土溫度。

3)噴射層厚度的影響。一次噴層厚度太大，在自重作用下，噴層會出現錯裂而引起坍落;太小時會引起回彈過大，噴層僅留砂漿，影響噴射質量。因此，應控制噴層厚度。

4)風壓的影響。風壓過大會造成噴射速度太高而加大回彈量，風壓過小會使噴射力減弱，影響混凝土密實性，進而影響其強度。因此，應控制好施工時的風壓。

7 實施后效果分析

1)噴射完成后跟蹤檢查，未發現表面裂紋的產生。2)對噴射混凝土試件切開檢查，其表面氣孔多呈橢圓形，閉合相互不連通，不會降低抗滲性能，且28 d試件強度符合要求。3)通過鉆芯取樣，噴射厚度基本滿足要求。

8 結語

1)從防水角度考慮，分層噴射，效果會比較好。2)混凝土配合比計量必須精確，應加強檢查力度，使計量設備始終處于受控狀態，進而才能更好地保證初期支護的防水效果和質量要求。

[1] GB 50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范[S].

[2] TJ 042-94，公路隧道施工技術規范[S].

[3] 朱冠華.錨桿噴射混凝土支護在公路邊坡防護中的運用[J].山西建筑，2009，35(25):297-299.