高速公路隧道濕噴高性能混凝土應用技術研究

趙科虎

摘要：在當前的高速公路隧道施工中，技術至關重要，也出現了各種施工方式，其中濕噴高性能混凝土在實際項目中得到了廣泛的發展應用，這項技術優勢顯著，操作效率高。出現的粉塵濃度偏低。通過與其他設備混合使用提升了操作水平，這也是其廣泛應用的原因。本文針對高速公路隧道濕噴高性能混凝土，提出其密實機理與主要特點，討論施工設備與配置混凝土比例，并科學研究了施工技術要領。

關鍵詞：高速公路隧道；濕噴高性能混凝土；應用技術

高性能混凝土廣泛應用在高速公路項目建設中，提高了建設強度，有效完善了耐久性。在目前隧道施工中已經普及應用噴射混凝土，但由于其成型方法降低了密實度、后期強度和耐久性，對發揮承載結構功能造成嚴重影響。而高性能噴射混凝土可以提升密實度，保證強度，通過優化配合比，節省使用水泥量，降低了建設成本。

一、特點與密實機理

在隧道建設中普遍采取噴錨網支護，持續不斷提升支撐力，轉變圍巖的受力情況，避免工程出現快速變形問題，防止圍巖發生松散與脫落，提升了穩定水平。由于具備極強的封閉性能，有效緩解空氣潮濕度，避免巖體因遭遇較大侵蝕出現的潮解和膨脹物質，幫助巖體提高固有能力。

第一，支撐作用。早期強度相對較高，支護操作中配合錨桿應用，對錨固區圍巖的離層、滑動等變形和損壞現象有效控制，一定程度提升了高噴毛渠的巖體強度、粘聚力等，改進產生塑性變形與破碎巖體的力學特點，提升強度，使巖體產生變形特點，保證了圍巖的完整度，提升穩定能力。第二，填充與隔離作用。由于擁有較好的流動性，并向巖壁高度噴射，在巖石縫隙中擠入砂漿與細料，形成填充效應。第三，轉化應力作用。減輕受拉范圍產生的拉應力，提高抗拉能力[1]。

二、施工前的設備與混凝土試驗

（一）施工利用的設備

第一，混凝土攪拌站。可以將水泥混凝土的原料—水、砂、石料、水泥和外加劑等，按預先設定的配比，通過輸送、上料、儲存、配料、稱量、攪拌，生產出符合質量要求的成品混凝土。作為制備混凝土的成套專用機械，由于整機操作通過計算機控制，不僅拌和性能優良，而且設備操作簡單，可以清楚了解各部件的運行情況，保證拌和計量的準確和操作性能的穩定。

第二，濕噴臺車。作為隧道混凝土支護施工的關鍵設備，濕噴臺車利用其獨特的混凝土噴射控制系統，可以提供高效率、高產品、高質量的混凝土噴射。

（二）配比設計與優化

在設計配制比例過程中，科學設置普通混凝土噴射比例，根據初期支護操作使用的強度要求，在假定容重的前提下，明確水泥質量比，添加砂子量，速凝劑比例，經過試驗分析明確這部分條件滿足操作條件，在這一操作的基礎上，在設計高性能操作方案中摻入粉煤灰和硅粉，并采取正交試驗與貫入方法，對不同抗壓強度方案合理配置，明確水膠比和材料總量[2]。

三、施工技術要領

（一）準備工作

在實際操作中，為了對噴射操作有序進行，防止由于缺少準備而發生停止操作問題。在正式實施之前應安排好材料與設備。

認真清理噴面。在操作之前，需要嚴格檢查受噴表面與拱腳位置，徹底清除表面松動的土石塊、浮渣以及松散土層等雜物。

認真檢查操作中應用的設備和物料等。在開始攪拌操作之前，應根據使用混凝土施工要求根據科學比例對攪拌材料的加入量合理計算，若沒有準備好攪拌操作所需物料應禁止開始工作，避免發生攪拌操作中準備物料問題[3]。

設計噴射混凝土的厚度。這是一個非常關鍵的數據，也是噴射操作質量達標與否的關鍵，根據以往施工經驗分析，由于噴層與設計標準不符，完成操作以后承受負荷的能力不能達到規定要求引發裂縫問題，甚至會整塊脫落混凝土。因此，必須通過科學手段保證噴射厚度，這也是至關重要的內容。

此外，還要認真處理滲水問題。在操作中，由于存在較大的巖體系列裂縫，出現十分常見的滲水現象，在一部分區域產生成股下流現象，在噴射操作之前，快速解決滴水和滲流問題。

（二）噴射工藝

操作之前通過高壓風與水反復沖刷巖面。從隧道拱頂開始沖洗，由上至下直到對側壁頂部沖洗。結果表明，巖面在潔凈濕潤的情況下可以很好的粘結混凝土。噴射順序應從最低處隧道開始從下至上操作，避免回彈料對沖洗干凈的巖面造成污染，從而影響質量。

噴嘴到巖面應保證固定不變的1m距離，所以風壓、速凝劑產量和操作角度直接影響噴射質量。操作人員必須密切觀察風、速凝劑、股狀流出混凝土之間的關系。并嚴控風壓，太小則不能達到粘結密實度需求；太大則會輕易被沖擊力帶走，二者相應提升了回彈度。摻入速凝劑量較大時，瞬間凝結混凝土，后噴的混凝土不能向前一層滲透，立即被彈掉，噴射過程中也會產生較大的粉塵；產量太少，則無法起到迅速凝結的作用。在側壁噴射時摻入量明顯低于拱頂。盡可能保證90°角操作噴嘴，從而提升密實度，噴射操作中發現噴嘴和巖面角度與直角偏離越大，則說明回彈材料越大。

實際操作中應密切聯系圍巖特點與水文地貌，對第一次操作厚度有效確定，若比較輕薄，則不能對骨料牢固粘結，提高了回彈性。較厚，則本身重量的凝聚力明顯比巖面粘結力大，必將造成掉落初噴層產生空殼。

（三）情況特殊下的操作工藝

若無法采取鋼拱架支護操作，僅能進行掛鋼絲網，操作后形成波浪形，垂直操作噴頭與巖面能保證混凝土均勻分布，避免出現起伏。

設計鋼拱架區域，破碎的巖石一定程度提升操作效率。必須填充拱架和巖面的孔隙和裂縫。沿拱架噴頭從拱腳移動至拱頂。通過有效填充圍巖孔隙及噴射鋼拱架，并實施一到兩次的鋼拱架兩側補射操作，對鋼拱架密實包裹，與混凝土統一建立一個平衡的受力體系。需要在10-15min之內開展補噴操作，若不間歇地進行操作則容易出現嚴重垮落問題。

四、結束語

綜合分析，濕噴混凝土技術在操作中不會產生粉塵，有效避免其對人體造成的傷害；操作效率很高，可以保證項目的操作工期；通過這項技術可以提升操作強度以及厚度，一定程度保證了操作質量，也使操作更加安全；噴射混凝土還可以有效降低回彈，一定程度節省了項目建設成本。

參考文獻：

[1]武春娥.鋼纖維混凝土在隧道初期支護中的應用[J].交通世界，2016（28）：118-119.

[2]柳厚祥， 鄭智雄.高地應力軟巖公路隧道泡沫混凝土卸壓機理及支護結構 研究[J].中國公路學報，2016（11）：122-129.

[3]田晉兵.提升公路混凝土結構耐久性的路徑[J].交通世界（工程技術），2015（10）：86-87.

（作者單位：甘肅五環公路工程有限公司）