論隧道錨噴混凝土的質量要求

韓志強

（山西遠方路橋集團總公司，山西 大同 037005）

論隧道錨噴混凝土的質量要求

韓志強

（山西遠方路橋集團總公司，山西 大同 037005）

公路隧道錨噴支護是將錨桿與噴射混凝土作為加強和利用圍巖自身支撐能力的，文章結合多次隧道施工實踐經驗，介紹了噴射混凝土混合料、混合料配合比與水灰比、噴射混凝設備等。

隧道；錨噴；混凝土；施工技術

1 噴射混凝土混合料

根據噴射混凝土的特點，選擇混合原材料時應注意下列問題。

1.1 水泥、砂、石混合料

選擇水泥品種和標號，應根據噴射混凝土支護的要求，摻入速凝劑后，凝結快、保水性能好、早起強度發展快、收縮較小。應該優先用普通硅酸鹽水泥。水泥標號不低于40#，應使用新鮮的水泥，過期或受潮、結塊的水泥不宜使用，使用前進行強度復查試驗。

應采用硬質干凈的中砂或粗中混合砂。噴射混凝土不宜采用細砂，它除了增加混凝土收縮、降低混凝土的強度外，噴射過程中還產生大量粉塵，影響操作和人員健康。砂子含水率宜控制在5%～7%（按重量計）。含水量過低，混合料在管路中容易發生離析，使噴射混凝土黏結性降低，回彈量大，出料不勻，粉塵大；含水率過高，混合料在噴射機內易積料，灰漿黏結在出料彎管處，容易引起閥門漏風，彎道處阻力增大，并造成堵管。

噴射混凝土應采用堅硬、耐久的碎石或卵石，粒徑不大于20 mm，使用前應篩洗卵石較好、利于管道輸送、對管路磨損較小的。碎石能夠減少回彈，提高混凝土的密實性，但對管路磨損較大，而且容易堵管。石子粒徑級配可參照表1使用。

表1 噴射混凝土用石子的顆粒級配

1.2 速凝劑

噴射混凝土混合料中摻入速凝劑，能使噴射混凝土快凝、速硬，防止噴層坍落，提高噴射混凝土在潮濕巖面上使用的適應性，增大一次噴射厚度和縮短噴射層之間的噴射間隙時間。

速凝劑有固體和液體兩種，目前我國主要使用固體速凝劑。使用前應做速凝效果試驗，并選擇最佳摻量。一般要求初凝不大于5 min，終凝不大于10 min，運輸和存放應保持干燥。

速凝劑對水泥速凝效果的影響因素主要是水泥品種、速凝劑摻量、水灰比和施工溫度。

當紅星一型速凝劑摻量為水泥重量的2.5%～4%時，對普通硅酸鹽水泥凝結較快，一般1～3 min初凝，2～10 min終凝。對礦渣水泥效果較差，當摻量為水泥重量的4%時，終凝在10 min以上。普通硅酸鹽水泥最佳摻量一般占水泥重量的3%左右。實際使用時拱部噴射混凝土的凝結硬化過程，但遇著齡期的增長，速凝劑也阻止了水在水泥中的均勻擴散，使部分水泥被包圍在已經凝結的水泥中，硬化后形成氣孔，另一部分水泥卻因得不到充足的水分而使水化受制，收縮率也加大。當速凝劑摻量為2%～4%時，噴射混凝土的28天強度將降低30%～40%。水灰比愈大，速凝效果愈差。

施工溫度愈高，速凝效果愈好。當施工溫度低于+5°C時，即使加入速凝劑，噴射混凝土的成形也比較困難。

2 噴射混凝土的配合比與水灰比

選擇噴射混凝土配合比，應通過試驗確定。應滿足混凝土強度和其他物理力學性能的要求和噴塑工藝的要求。

為減少回彈量，一般含砂率要在45%～60%，含砂率提高后，集料總面積就增大，就要求用更多的水泥來包裹集料的表面，以滿足噴射混凝土強度的要求；水泥用量愈大，又勢必增加噴射混凝土的收縮、開裂和費用。一般較佳的含砂率是50%～55%；水泥用量375～400 kg，不宜超過450 kg；膠骨比1∶4～1∶5；砂石比一般以砂子含量不少于石子含量且二者的用量相差不大為宜。

通過工程實踐，噴射混凝土配合比的選用表2所列配合比比較合適。

表2 噴射混凝土配合比

水灰比太小，不僅產生料束分散、回彈量多、粉塵大，而且噴層上還會出現干斑、砂窩等現象，影響混凝土的密實性。水灰比太大，就會影響混凝土的強度、速凝效果，造成噴層流淌、滑移、坍落。經驗表明，水灰比以0.4～0.5為好。

如改用液態速凝劑并摻如鋼纖維等填料，對提高噴射混凝土的強度和減小回彈方面均有顯著效果。

3 噴射混凝土設備

噴射混凝土的機具設備主要有混凝土噴射機、上料機、噴射混凝土機械手等，關鍵的是混凝土噴射機。目前，國內主要采用干法噴射機，其使用的混合料水灰比在0.1左右，按其構造特點和使用以下作簡略的介紹。

3.1 旋子式噴射機

PH-30型噴射機由電機及傳動機構、喂料機構、旋轉體、輸料管、噴頭及走行機構組成。旋轉體是主要工作部件，由并列成圓環形的8個圓形料筒構成。其上方為喂料機構，中間有一進風口，下方為出料口，兩個口在豎向行對應。旋轉體以10/左右的速度旋轉，混合料靠自重下落，逐個喂入料筒，當其轉過180°與進風口及出料口對齊時，混合料即被壓縮空氣出去。不斷重復，實現連續噴射。在旋轉體的上、下方均裝置有密封膠版，是易磨損件。

這種噴射機使用脈動小、機體小、清掃簡單、操作方便、粉塵中等、使用普遍。

3.2 旋轉式噴射機

LHP-701型噴射機由開敞式料斗直接上料，經旋轉推進器推進至前椎體管，在中心軸風管送入一定壓力的氣流，將混合料帶出，通過輸料膠管，在噴咀處與高壓水混合成混凝土狀，噴于巖面上。

這種形式的噴射機主要優點是高壓風與混合料推進方向一致，避免管路堵塞，但螺栓推進器的葉片磨損較快。

上述混凝土噴射機的混凝土混合料所需要的水，絕大部分是在噴咀處加入的，這些噴射混凝土機的主要缺點是混合料與水的混合時間較短，當混凝土從噴咀處噴出時，容易產生干料與水分離的現象，故水泥水化作用不充分；而且加水量完全靠操縱者憑經驗來掌握，水灰比不易控制，粉塵大，回彈物多，質量難以保證。

若改用濕法噴射機，在降低回彈量、粉塵、保證質量方面會取得較好的效果，如采用機械手，有助于改善噴射作業條件和減輕噴射手的勞動強度，提高噴射質量。

Spurts the Concretes by the Tunnel Anchor the Quality Requirement

Han Zhiqiang

The highwaytunnel anchor spurts the supports and protections is strengthens the anchor rod and the shotcrete achievement with the use adjacent formation own support ability，this article unifies the multiple tunnel construction experience，introduced shotcrete blend，the blend mixture ratioand the water ratio，the sprayingcoagulation equipment.

tunnel；the anchor spurts；concretes；construction technique

U455.48+1

A

1000-8136(2011)05-0035-02

韓志強，男，1969年12月24日出生，山西陽高縣人，1995年11月畢業于西安公路交通大學道橋專業，2005年6月畢業于長安大學土木工程專業，工程師。