隧道濕噴混凝土施工控制技術(shù)

摘 要：濕噴混凝土的質(zhì)量較容易控制，噴射過(guò)程中的粉塵和回彈量較少，是隧道施工中廣泛采用的噴射方法。文章詳細(xì)闡述了噴射混凝土施工方法和濕噴混凝土施工故障的預(yù)防和處理，為同類工程施工積累了可供借鑒的技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：隧道；施工；濕噴混凝土

1 濕噴混凝土施工方法

細(xì)骨料應(yīng)采用粗砂或中砂，應(yīng)潔凈，保證含泥量小于3%，小于0.075 mm的顆粒含量小于20%，具有大于2.5的細(xì)度模數(shù)。粗骨料選用卵石或碎石，保證其級(jí)配滿足要求，最大粒徑小于15mm，如果速凝劑為堿性時(shí)，嚴(yán)禁采用活性二氧化硅石料。采用的水應(yīng)保證水質(zhì)滿足相關(guān)規(guī)定的工程用水標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)禁使用含有影響水泥正常硬化與凝結(jié)的有害雜質(zhì)。應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)大于42.5MPa的水泥，根據(jù)實(shí)際情況摻加質(zhì)量合格的外加劑，普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥在噴射混凝土?xí)r優(yōu)先采用，遇到有特殊要求的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用特種水泥，如早強(qiáng)水泥在遇到軟弱圍巖的時(shí)候采用。應(yīng)采取有效措施保證水泥不變質(zhì)，水泥在使用時(shí)應(yīng)強(qiáng)度復(fù)驗(yàn)合格，并且要求其終凝時(shí)間小于10min，凝時(shí)間不大于5min。速凝劑的最佳摻量根據(jù)水灰比、水泥品種經(jīng)試驗(yàn)確定。按設(shè)計(jì)比例將水、水泥和骨料拌和均勻，拌和好的混凝土混合料經(jīng)濕式噴射機(jī)壓送至噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴出。噴射混凝土施工工藝見圖1。

圖1濕噴射混凝土施工工藝

具體施工方法為：（1）噴射作業(yè)技術(shù)要求。風(fēng)壓取決于干拌合料配合比、砂石含水率、級(jí)配、輸送高程、距離、管的數(shù)量及彎曲半徑等。為減少粉塵，降低回彈率，保證噴砼質(zhì)量，噴射施工時(shí)，應(yīng)確保風(fēng)壓壓力大小適當(dāng)，風(fēng)壓穩(wěn)定。對(duì)于短距離輸料，噴射機(jī)的水平輸送距離和風(fēng)壓關(guān)系為：輸料管長(zhǎng)度（m）×0.01=空載壓力（kpa）×100，輸料管長(zhǎng)度（m）×0.013+1=工作壓力（kpa）×100，當(dāng)輸送方向?yàn)榇怪毕蛏蠒r(shí)，應(yīng)采用比水平輸送增加20～30 kpa/10 m的風(fēng)壓。水壓應(yīng)比采用的風(fēng)壓大50～100 kpa，為充分濕潤(rùn)干拌合料，在噴頭水環(huán)處應(yīng)形成水霧。系統(tǒng)水壓在噴射作業(yè)區(qū)應(yīng)大于400 kpa，不足時(shí)可利用壓力水箱來(lái)提高水壓。（2）控制噴射混凝土配合比。水膠比：宜控制在0.4-0.5之間，根據(jù)混凝土噴射強(qiáng)度試驗(yàn)而定；用水量：根據(jù)混凝土坍落度要求確定；膠凝材料用量：根據(jù)水膠比和用水量計(jì)算確定，但不宜小于400mg/m3；砂率：宜為45%-60%。和易性：噴射混凝土拌合物應(yīng)無(wú)離析和泌水、黏聚性好；稀薄流噴射混凝土最適宜坍落度為8-12cm，稠密流噴射最適宜坍落度為10-16cm。早期強(qiáng)度：按照《回彈法測(cè)試混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T23）測(cè)試噴射混凝土早期強(qiáng)度時(shí)，其24h抗壓強(qiáng)度不低于10MPa。（4）噴射距離與噴射角度。根據(jù)噴混凝土最高強(qiáng)度、最小的回彈、噴頭出口壓力大小來(lái)確定噴射距離。保證料束集中、噴射情況能看清，，回彈量小、噴頭出口壓力0.6～1.2 m為宜。具體的噴射距離由噴射手應(yīng)視具體情況適當(dāng)選用。巖面與噴嘴的角度一般應(yīng)為90°，但噴邊墻時(shí)，宜將噴嘴略向下俯10°左右，使混凝土束噴射在較厚的混凝土頂端，使混凝土束噴射在呈粘塑性狀態(tài)的混凝土上，避免料束中的粗骨料直接與巖面撞擊，減少回彈量。（5）噴射一次厚度的確定。噴射層與受噴面間的粘結(jié)力和噴混凝土顆粒間的凝聚力決定了一次噴射厚度。厚度太大會(huì)減弱混凝土顆粒間的凝聚力，厚度太薄會(huì)增大回彈率，引起混凝土與巖面脫離及大片坍落。適宜的一次噴射厚度就是混凝土層在不脫落、不錯(cuò)裂的情況下達(dá)到的最大厚度。噴射部位決定分層噴射厚度，見表1。分層噴射厚度一般為粗骨料最大粒徑的二倍，如一次噴射厚度小于5cm，使用石子的最大粒徑也要相應(yīng)減小。（6）分層噴射的間隔時(shí)間。速凝劑摻量、水泥品種、水灰比大小、速凝劑種類、施工溫度決定分層噴射合理的間隔時(shí)間。（7）噴射順序。噴射施工按一定順序有條不紊地進(jìn)行，噴射作業(yè)區(qū)段的寬度依坑道具體條件而定。一般應(yīng)以1.5-2.0米進(jìn)行。對(duì)于水平坑道，噴射的順序應(yīng)先墻后拱，自下而上。如巖面凹凸不平時(shí)，應(yīng)先噴凹處找平，然后向上噴射。噴射時(shí)噴嘴料束應(yīng)呈旋轉(zhuǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)，一圈壓半圈，縱向按蛇形進(jìn)行。如因工程需要適當(dāng)美觀時(shí)，可在噴混凝土表面上再噴射一層同標(biāo)號(hào)水泥砂漿，此時(shí)噴射順序應(yīng)自上而下，噴頭料束呈橫掃方式運(yùn)動(dòng)，不能旋轉(zhuǎn)或停留，以使表面平整光滑。當(dāng)巖石松散或處理坍塌時(shí)，噴射作業(yè)應(yīng)緊跟作業(yè)面，初噴應(yīng)先拱后墻，復(fù)噴則先墻后拱。（8）噴射操作。對(duì)不同的噴射機(jī)，要嚴(yán)格按規(guī)定的操作方法進(jìn)行操作，否則容易發(fā)生堵管、反風(fēng)等現(xiàn)象。噴射機(jī)的開、停順序?yàn)椋洪_動(dòng)時(shí)，先開風(fēng)后給水，最后開電供料；停止時(shí)，先停止供料，待料罐中的存料噴完后再停電，最后關(guān)水停風(fēng)，同時(shí)要根據(jù)輸送距離的變化，隨時(shí)調(diào)整風(fēng)壓、噴嘴的操作，噴射開始時(shí)先給水再送料；結(jié)束時(shí)，先停風(fēng)后停水。在噴射時(shí)，要隨時(shí)觀察圍巖、噴層表面、回彈和粉塵等情況，及時(shí)調(diào)整水灰比。當(dāng)噴嘴不出料時(shí)，應(yīng)將噴嘴對(duì)準(zhǔn)前下方，避開人員。處理堵管時(shí)的工作風(fēng)壓不得超過(guò)0.4Mpa。（9）養(yǎng)護(hù)。噴射混凝土養(yǎng)護(hù)應(yīng)符合一下規(guī)定：混凝土噴射終凝2小時(shí)后，應(yīng)采用養(yǎng)護(hù)臺(tái)架進(jìn)行濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天；黃土或其他土質(zhì)隧道，以噴霧養(yǎng)護(hù)為宜，防止噴水過(guò)多軟化下部土層；隧道內(nèi)環(huán)境氣溫低于5℃時(shí)，不得進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。

表1 一次噴射厚度（cm）

2 濕噴混凝土施工故障的預(yù)防和處理

（1）堵管。原因：篩選不嚴(yán)，有雜物或大石塊、結(jié)塊水泥混入拌合料中；砂、石含水率過(guò)大，引起管壁粘結(jié)；噴射作業(yè)結(jié)束后，噴射機(jī)未進(jìn)行清洗，儲(chǔ)料筒內(nèi)壁有灰、砂粘結(jié)，以后在運(yùn)轉(zhuǎn)中有大塊粘結(jié)物脫落；輸料膠管內(nèi)壁磨損后翻起，造成輸料不暢，堵塞；輸料管漏風(fēng)，風(fēng)壓降低；輸料管出現(xiàn)死彎或彎度過(guò)大；噴射風(fēng)壓過(guò)低或風(fēng)量不足。排除方法：立即停止上料，并停機(jī)關(guān)風(fēng)，打開排氣閥，放出罐內(nèi)壓縮空氣；找出堵塞部位；如在輸料管堵塞，可將膠管托起，用木棍沿堵塞部位的前端逐漸向堵塞部位敲打至膠管松軟，如在噴出彎管或在噴槍出口處堵塞，可卸下彎管或噴槍，用鐵條疏通；最后打開風(fēng)閥送風(fēng)，排出積料。預(yù)防措施：噴射機(jī)在使用前或結(jié)束后，要檢查、清理料罐中的余料雜物，停止工作時(shí)，上料口應(yīng)加蓋蓋嚴(yán)，防止雜物、石子掉入；嚴(yán)格掌握操作順序，并在操作過(guò)程中經(jīng)常用木槌敲打罐體，使拌合料不致粘結(jié)在料罐內(nèi)壁；把好材料篩選質(zhì)量關(guān)，在噴射機(jī)的上料口處再增設(shè)一道篩子；對(duì)已磨損的輸料管要及時(shí)包扎或更換；輸料膠管的彎度要適宜，避免死彎；噴射前要檢查風(fēng)壓、風(fēng)量，風(fēng)壓或風(fēng)量不足時(shí)不噴。（2）出料不勻。原因：裝料不勻；風(fēng)源風(fēng)壓波動(dòng)。處理方法：噴射時(shí)要求連續(xù)均勻上料；加大風(fēng)壓能力，增設(shè)小風(fēng)包，錯(cuò)開用風(fēng)的設(shè)備及工具的作業(yè)時(shí)間。（3）噴干料沒(méi)有水。原因：水環(huán)處水眼堵塞；水壓低，水量不足；供水管路漏水。處理方法：疏通水眼；保持足夠水壓、水量；處理管路漏水。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）噴射混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)混凝土的技術(shù)條件、原材料性能和設(shè)計(jì)要求確定，保證符合下列規(guī)定：水灰比宜為0.40-0.50；灰骨比宜為1：4-1：5；含砂率宜為45%-60%；水泥用量不宜小于400Kg/m3。（2）噴射混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，用于檢查噴射混凝土強(qiáng)度的試件，可采用噴大板切割法制取。當(dāng)對(duì)強(qiáng)度有懷疑時(shí)，可在混凝土噴射地點(diǎn)采用鉆芯取樣法隨機(jī)抽取制作試件做抗壓試驗(yàn)。（3）噴射混凝土的厚度應(yīng)符合下列要求：平均厚度大于設(shè)計(jì)厚度；檢查點(diǎn)數(shù)的60%及以上大于設(shè)計(jì)厚度；最小厚度不得小于設(shè)計(jì)厚度的1/2，且不小于3cm。（4）混凝土噴射方式符合設(shè)計(jì)要求，施工時(shí)應(yīng)分段、分片，由下而上，依次進(jìn)行。混合料應(yīng)隨拌隨噴，噴層厚度符合設(shè)計(jì)要求噴射混凝土拌合物的坍落度應(yīng)符合設(shè)計(jì)配合比要求。噴射混凝土拌制前，應(yīng)測(cè)定砂、石含水率，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果和理論配合比調(diào)整材料用量，提出施工配合比。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：陳濤（1983-），男，漢族，大專，助理工程師，主要從事路基、橋涵及既有線施工技術(shù)管理。