噴射混凝土回彈率控制技術研究

劉紀材

中鐵二十局集團第五工程有限公司

噴射混凝土回彈率控制技術研究

劉紀材

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隨著交通事業正在不斷的發展，在這樣的過程中，為了推動交通事業的快速發展，隧道施工成為交通建設中較為重要的一部分，在實際的施工過程中，噴射混凝土技術是其中最為常見的技術之一，而在噴射混凝土施工的過程中，對其回彈量進行控制是保證施工質量的關鍵所在。本文結合高鐵隧道施工中所出現的問題，來對高鐵隧道施工中噴射混凝土回彈率控制技術進行分析。

高鐵隧道施工；噴射混凝土；回彈率；控制技術

1 前言

目前我國是高鐵隧道工程最多的國家，在實際的高鐵隧道施工過程中，可以采用噴射混凝土技術在對隧道進行初期支撐，以此來保證施工進度和施工安全，但是就目前的情況來看，噴射混凝土技術在施工過程中普遍出現回彈率過大的現象，這樣的情況不僅會造成原材料的浪費，這就需要在實際的施工中來采取合適的施工材料和施工方法來降低回彈率，以此來提高施工效率，保證施工安全。

2 高鐵隧道工程噴射混凝土的工藝選擇

一般情況下，最常見的噴射混凝土的噴射形式包括干噴和濕噴，其主要差別在于其中水和添加凝劑的投放時間。對于干噴來說，主要是將相應的物料根據一定的配比進行攪拌之后，然后裝到干式噴射機當中，利用其中壓縮空氣將這些干燥的集料從噴射機中噴出，作用到所需要的位置，在這樣的過程中，攪拌好的物料與噴射機噴槍出口的水進行融合，能夠提高噴射的速度。濕噴主要是在干噴的基礎上，在其中添加相應的速凝劑進行噴射。根據《高速鐵路隧道工程施工技術規程》（Q/CR9604-2015）中相關要求得出，隧道均需要實施濕噴工藝，具體的濕噴技術工程流程為：隧道開挖完成后，檢查開挖斷面的尺寸，將浮渣及受噴面清除干凈，設定噴射混凝土的配合比，施工機具準備就為，加入合成纖維或者鋼纖維，噴射混合料進行拌合，運輸噴射混合料，加入速凝劑，開始噴射混凝土進行巖面封閉，初噴混凝土厚度為4cm，隨后打設錨桿、架立鋼架、掛鋼筋網，隨后將初噴面上的粉塵清除干凈，復噴至原設計厚度，最后將施工機具清理干凈即可。在施工過程中，需要嚴格按照上述工藝流程進行施工，以便于科學控制噴射混凝土回彈率，提高施工的整體質量。綜上所述，在實際的隧道施工過程中，應該根據施工的實際情況，優先選擇濕噴工藝[1]。

3 噴射混凝土的回彈機理

混凝土噴射的回彈，從物理學的角度來看，其實就是其中集料顆粒之間的碰撞問題，根據能量守恒公式可以知道，混凝土集料在噴射到相應部分之后沒有出現能量損失，也就意味著集料被完全回彈，顆粒在噴射前后的質量和速度沒有發生變化。但是在實際情況中，這樣的現象是不可能出現的，由于混凝土之間存在著一定的粘附力，集料在噴射到相應位置的時候，由于沖擊力的影響，也會產生一定的位移，這些情況都是影響混凝土噴射回彈率的主要因素。如果認定噴射混凝土在噴射過程中所產生的能量被噴射面吸收掉一部分的情況下，根據能量守恒定律，可以得出公式1：

在這個公式當中，f指的是混凝土之前的粘附力，s指的是混凝土在噴射面上所進行的位移距離，根據這個公式也能得出噴射混凝土的回彈率，見公式2：

根據以上兩個公式可以知道，在實際的噴射混凝土過程中，要想減少混凝土的回彈率，除了需要根據實際的施工情況選擇合適的噴射形式之外，也需要增大混凝土之間的粘附力，增加混凝土在噴射面上的位移距離，在這樣的過程中，就需要對噴射混凝土的噴射距離、噴射角度和速凝劑的添加問題進行考慮，以此來在最大程度上降低混凝土的回彈率[2]。

4 高鐵隧道施工中噴射混凝土回彈率的控制技術

根據上述可以知道，要想對噴射混凝土的回彈率進行控制，從整體上可以從材料和施工方法等兩個方面進行考慮，具體方式體現在以下幾個方面：

4.1 控制噴射混凝土回彈率的施工材料控制

要想從施工材料方面對噴射混凝土的回彈率進行控制，主要方法就是需要增大混凝土之間的粘附力，這就需要對其中所添加的各種材料進行控制。對于砂的添加來說，河砂具有較強的粘合性，所以以河砂為首選添加劑，另外在對砂的顆粒級配進行控制的過程中，盡量多使用粗砂，這樣才能有效的提高混凝土之間的粘附性。對于水泥的選擇來說，需要在保證其強度的基礎上，保證水泥有著較快的融合速度和硬化速度，這樣不僅能夠保證噴射混凝土的整體強度，同時還能快速凝結。減水劑的選擇，高鐵隧道噴射混凝土的施工需要大量的水泥，減水劑是其中必不可少的一種添加劑，減水劑能夠提升混凝土的流動水平，提高混凝土之間的粘合性，以此來減少回彈率。合成纖維在噴射混凝土施工的過程中起到了降低混凝土開裂程度，提升混凝土硬度的作用，合成纖維的連接功能也能使混凝土具有較強的粘合性，以此來減少噴射混凝土的回彈程度。

4.2 控制噴射混凝土的施工措施

合理的施工方式能夠在較大程度上對噴射混凝土的回彈率進行控制，其中主要需要注意這兩幾個方面：首先是水泥與速凝劑的使用，不同速凝劑與不同水泥所產生的的作用具有一定的差異，在這樣的情況下，會導致速凝劑的促凝效果產生變化，在這樣的情況下，一方面可以選用添加材料較少的水泥，在另外一個方面也可以通過提升速凝劑的添加數量來改變水泥與速凝劑之間的順應性[3]。另外需要注意在施工中對噴射機的操控，要想減少噴射混凝土的回彈量，也需要對噴射機噴嘴的角度和噴射距離進行考慮，一般情況下，對于濕噴來說，噴射角度在60°以上的時候，噴射混凝土的回彈量較少，另外在這樣的角度選擇上，隨著角度的不斷增大，噴射面中混凝土整體呈現出密實的現象，回彈掉落的混凝土比較集中，可以進行再次利用，對于噴射距離的選擇來說，一般情況下，噴射距離在1m的時候是一個分界點，在1m以下，回彈率會隨著噴射距離的增大而減少，而噴射距離在1m以上的時候，回彈率會隨著噴射距離的增大而增大，所以說在實際施工的過程中可以將噴射距離保持在1m左右。

5 結束語

高鐵隧道施工中噴射混凝土的回彈率影響因素較多，需要根據實際的施工情況，來從材料選擇和施工方式等兩個方面來對其進行控制，減少噴射混凝土的回彈率。

[1] 黃小軍.高鐵隧道施工中噴射混凝土回彈率控制技術探析[J].城市建筑,2016(32):167～169.

[2] 孫俊境,柳文亮,李明達.高鐵隧道初期支護之濕式噴射混凝土施工探討[J].公路交通科技:應用技術版,2012(6):203～204.

[3] 劉何.濕噴混凝土在高鐵隧道施工中的應用[J].四川水泥,2016,35(7):45.