隧道噴射混凝土施工工藝探討

李清泉

（貴州省交通建設咨詢監理有限公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

隧道初期支護噴射混凝土是隧道開挖后及時對開挖面封閉的一種快速處理措施，這是新奧法施工的理念，隧道初期支護噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土攪拌運輸車運至洞內，采用濕噴機噴射作業。在隧道開挖完成后，先噴射4cm厚混凝土封閉巖面，然后打設錨桿、架立鋼架、掛鋼筋網，對初噴巖面進行清理后復噴至設計厚度。

1 噴射前準備

1.1 受噴巖面處理

一般巖面可用高壓水沖洗受噴巖面的浮塵、巖屑，當巖面遇水容易潮解、泥化時，宜采用高壓風吹凈巖面。若為泥、砂質巖面時應掛設細鋼筋網（網格宜不大于20×20mm、線徑宜小于3mm），用環向鋼筋和錨釘或鋼架固定，使其密貼受噴面，以提高噴射混凝土的附著力。噴射混凝土前，宜先噴一層水泥砂漿，待終凝后再噴射混凝土。

1.2 控制噴射混凝土厚度標志設置

一般采用埋設鋼筋頭做標志，亦可在噴射時插入長度比設計厚度大5cm的鐵絲，每1～2m設一根，作為施工控制用。

1.3 設備檢查

檢查機具設備和風、水、電等管線路，濕噴機就位，并試運轉。

1.4 材料要求

材料要求如下：

a）水泥 噴射混凝土應優先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級不小于32.5MPa，根據工點特點，必要時可采用特種水泥；

b）粗、細骨料 粗骨料應采用堅硬耐久的碎石或卵石（斗石），或兩者混和物，嚴禁選用具有潛在堿活性骨料，當使用堿性速凝劑時，不得使用含有活性二氧化硅的石料，噴射混凝土中的石子最大粒徑不宜大于15mm，骨料級配宜采用連續級配，按重量計含泥量不應大于1%，泥塊含量不應大于0.25%，細骨料應采用堅硬、耐久的中砂或粗砂，細度模數應大于2.5，含水率宜控制在5%～7%，砂中小于0.075mm的顆粒不應大于20%，含泥量不應大于3%；

c）外加劑 外加劑應對混凝土的強度及圍巖的粘結力基本無影響，對混凝土和鋼材無腐蝕作用，對混凝土的凝結時間影響不大（除速凝劑和緩凝劑外），吸濕性差，易于保存，不污染環境，對人體無害，噴射混凝土宜采用液體速凝劑，使用前，應做水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結效果試驗，并要求初凝時間不應大于5min，終凝不應大于10min；

d）水 水質應符合工程用水的有關標準，水中不應含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質，一般應采用飲用水；

e）鋼纖維 鋼纖維內不得含有明顯的銹蝕、油脂及其他妨礙鋼纖維與水泥粘結的雜質，因加工不良造成的粘連片、鐵屑及雜質不應超過鋼纖維重量的1%，鋼纖維長度應為20～35mm，并不得大于輸料軟管以及噴嘴內徑的0.7倍；

f）合成纖維 噴射混凝土中的合成纖維宜采用聚丙烯纖維，材質應滿足設計要求。

1.5 人、機安排

為實現隧道安全、快速施工的目的，應結合隧道開挖進度，進行施工機具及勞動力的合理配置。配套的生產能力應為均衡施工能力的1.2～1.5倍。

濕噴機的選擇應符合以下要求：a）機動性強，維修方便，易操作，對集料的級配和坍落度要求范圍廣；b）密封性能良好，輸料連續均勻；c）生產率大于5m3/h，允許最大粒徑為15mm；d）輸料距離水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m；e）噴射混凝土時粉塵含量不大于2mg/m3。

每班噴射手應至少配置兩人以上，進行輪換及輔助施工，掌握噴頭，檢查噴砼質量。

2 混凝土攪拌、運輸

濕噴砼攪拌采取全自動計量強制式攪拌機，施工配料應嚴格按配合比進行操作，速凝劑在噴射機喂料時加入。

鋼纖維混凝土的攪拌工藝應確保鋼纖維在拌合物中分散均勻，不產生結團，宜優先采用將鋼纖維、水泥、粗細骨料先干拌后加水濕拌的方法，且干拌時間不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗細骨料和水，在拌合過程中分散加入鋼纖維的方法。攪拌時間應通過現場攪拌試驗確定，并應較普通混凝土規定的攪拌時間延長1～2min，采用先干拌后加水的攪拌方式時，干拌時間不宜小于1.5min，攪拌時間不宜小于3min。

摻有合成纖維混凝土的攪拌時間宜為4～5min。攪拌完成后隨機取樣，如纖維已均勻分散成單絲，則混凝土可投入使用；若仍有成束纖維，則至少延長攪拌時間30s才可使用。運輸采用砼運輸罐車，隨運隨拌。噴射砼時，多臺運輸車應交替運料，以滿足濕噴砼的供應。在運輸過程中，要防止混凝土離析、水泥漿流失等現象。

3 噴射作業

3.1 噴射操作程序

噴射操作程序應為：打開速凝劑輔助風→緩慢打開主風閥→啟動速凝劑計量泵、主電機、振動器→向料斗加混凝土。

3.2 噴射順序

噴射混凝土作業應采用分段、分片、分層依次進行，噴射順序應自下而上，分段長度不宜大于6m。噴射時先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復噴射。

3.3 噴射速度

噴射速度要適當，以利于混凝土的壓實。風壓過大，噴射速度增大，回彈增加；風壓過小，噴射速度過小，壓實力小，影響噴混凝土強度。因此在開機后要注意觀察風壓，起始風壓達到0.5MPa后，才能開始操作，并據噴嘴出料情況調整風壓。一般工作風壓：邊墻0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黃土隧道噴射混凝土時噴射機的壓力一般不宜大于0.2MPa。

3.4 噴射注意事項

噴射時使噴嘴與受噴面間保持適當距離，噴射角度盡可能接近90°，以使獲得最大壓實和最小回彈。噴嘴與受噴面間距宜為1.5～2.0m；噴嘴應連續、緩慢作橫向環行移動，一圈壓半圈，噴射手所畫的環形圈，橫向40～60cm，高15～20cm；若受噴面被鋼架、鋼筋網覆蓋時，可將噴嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果噴嘴與受噴面的角度太小，會形成混凝土物料在受噴面上的滾動，產生出凹凸不平的波形噴面，增加回彈量，影響噴混凝土的質量。

4 養護

噴射混凝土終凝2h后，應進行養護。石質隧道采用噴霧養護，黃土隧道采用養護液養護。養護時間不小于14d。當氣溫低于5℃時，不得灑水養護。

5 安全保證措施

安全保證措施主要有以下幾項：a）噴射混凝土時，所有操作工人必須帶安全帽，防塵口罩，防塵工作服，雨靴，橡膠手套；b）噴射手控制好風壓、噴射距離，避免回彈骨料傷人；c）電線包皮應完好，開關應裝在固定閘刀盒內；d）安全員應隨時觀察地質變化，發現有松動滑塊現象，應立即撤離工作面；e）噴漿結束后，應清洗噴射機及管路，避免堵管炸裂傷人。

6 結語

噴射混凝土是隧道初期支護的重要組成部分，也是一種柔性支護，它的施工質量是整個初期支護質量的關鍵。