城市隧道濕噴混凝土施工工藝及質量控制＊

費瑞振

（中國鐵路設計集團有限公司，天津300142）

城市隧道濕噴混凝土施工工藝及質量控制＊

費瑞振

（中國鐵路設計集團有限公司，天津300142）

在城市隧道中使用濕噴混凝土技術，能極大地改善城市隧道內的施工作業環境，可以縮短噴射混凝土的作業時間，同時，提高噴射混凝土的品質及質量。以城市暗挖隧道濕噴混凝土施工為背景，在深入研究國內外城市隧道濕噴混凝土技術的基礎上，對城市暗挖隧道濕噴混凝土的施工工藝及質量控制進行了探討，可為類似工程提供技術參考。

濕噴混凝土；城市隧道；施工工藝；質量控制

噴射混凝土作為一種成熟的施工技術，多年來在隧道工程、礦山井巷和建筑基坑等支護中已得到普遍應用。噴射混凝土的施工工藝主要有干式噴混凝土和濕式噴混凝土這兩種。濕式噴混凝土施工時可使工作面附近的空氣粉塵含量降低至2 mg/m3以下，混凝土回彈可減少5%～10%，并能獲得較好的施工質量，同時，改善施工環境。

高速鐵路及城際鐵路一般會以城市隧道的形式下穿城市繁華區域，暗挖法城市隧道常采用濕噴混凝土技術進行施工。隨著暗挖法城市隧道工程越來越多，有必要針對城市隧道濕噴混凝土的施工工藝和質量控制進行思考和研究，從而確保城市隧道初期支護的安全施工及工程質量。

1 城市隧道濕噴混凝土施工工藝

1.1 施工準備

1.1.1 技術準備

施工前，應由專業工程師向現場技術人員、作業人員進行技術交底，并確認人員、設備、材料、機具、作業環境等滿足正常作業的要求。

1.1.2 原材料準備

水泥技術要求：應優先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于42.5 MPa；遇含可溶性硫酸鹽地層或地下水地段，應根據侵蝕類型及侵蝕程度選擇抗硫酸鹽水泥；水泥的安定性、凝結時間均應合格。骨料與水泥中的堿離子可能發生反應時，應首選低堿水泥；噴混凝土需要早期強度較大時，可選用硫鋁酸鹽水泥或者其他早強水泥。

砂、石技術要求：粗骨料應采用堅硬、耐久的碎石或卵石，兩者混合物亦可。嚴禁選用堿活性骨料，當使用堿性速凝劑時，不得使用含有活性二氧化硅的石料。噴混凝土中的石子最大粒徑不宜大于15 mm，噴射鋼纖維混凝土中的石子最大粒徑不宜大于10 mm，骨料級配宜采用連續級配。按重量計含泥量不大于1%，泥塊含量不大于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。砂中小于0.075 mm的顆粒不大于20%.含泥量不大于3%，泥塊含量不大于0.5%.

水的技術要求：水中不應含有影響水泥正常凝結與硬化的有害雜質，不使用污水、海水、酸性水以及硫酸鹽含量超過水重1%的水。

速凝劑技術要求：混凝土的后期強度無明顯損失；對混凝土和鋼材無腐蝕作用；不污染環境，對人體無害。在使用速凝劑前，應進行與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結效果試驗，嚴格控制摻量；水泥凈漿初凝時間不應大于5 min，終凝時間不應大于10 min。

減水劑技術要求：應符合現行國家標準《混凝土外加劑應用技術規范》或行業標準一等品及以上的質量要求和其他有關環境保護的規定，品種和摻量應經試驗確定。

合成纖維技術要求：抗拉強度不宜小于280 MPa。合成纖維長度和直徑允許偏差應為設計尺寸的±10%，合成纖維不得有妨礙纖維與水泥黏結的雜質，也不得混有妨礙水泥硬化的化學成分。

1.1.3 配合比準備

目前，一般認為較為合適的基本配合比是20%的水泥材料，加上15%～20%的粗骨料以及總重量60%～65%的砂料。根據粗、細骨料的不同以及水泥種類、外加劑摻量、外加劑種類、噴射混凝土的具體要求，上述比例會有所不同。噴射混凝土時，會產生一定數量的回彈，鑒于回彈會使噴射后的混凝土成分與最初拌和成分不一致，因此，在配合比設計時，應考慮這種因素。只有這樣，才能確保噴射到工作面上的混凝土能夠達到設計質量要求。

1.1.4 機具準備

噴射混凝土的設備機具配置應結合隧道開挖方法、工期要求等進行合理配置，配套的生產能力應為均衡施工能力的1.2～1.5倍。需要準備的主要機械設備有挖掘機、裝載機、混凝土運輸車、空壓機、濕噴機、通風機、拌和站等。

1.2 混凝土攪拌

濕噴混凝土的攪拌通常采取全自動計量強制式攪拌機，施工配料應嚴格按照配合比進行操作，速凝劑在噴射機喂料時加入。

1.3 混凝土運輸

運輸應采用混凝土運輸罐車，隨運隨拌。噴射混凝土時，多臺運輸車應交替運料，以滿足濕噴混凝土的供應。在運輸過程中，要防止混凝土離析、水泥漿流失、坍落度變化以及產生初凝等現象。

摻有合成纖維混凝土的攪拌時間宜為4～5 min。攪拌完成后隨機取樣，如果纖維已均勻分散成單絲，則混凝土可投入使用；如果仍有成束纖維，則至少應延長攪拌時間30 s才可使用。

1.4 噴射作業

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。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6 m。噴射混凝土時應該先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復噴射。

噴射速度適當有利于混凝土的壓實。開機后需要觀察風壓，當起始風壓達到0.5 MPa后才能開始操作，并據噴嘴出料情況進行風壓調整。一般工作風壓為：邊墻0.3～0.5 MPa，拱部0.4～0.65 MPa。如果為土質隧道，則噴射混凝土時噴射機的壓力一般不應大于0.2 MPa。

噴射時應使噴嘴與受噴面間保持適當距離，噴射角度盡可接近90°，以使其獲得最大壓實和最小回彈。噴嘴與受噴面的距離宜為1.5～2.0 m；噴嘴應連續緩慢地作橫向環行移動，一圈壓半圈；如果受噴面被鋼架、鋼筋網等覆蓋時，可將噴嘴稍加偏斜，但噴射角度不宜小于70°。

1.5 養護

噴射混凝土終凝2 h后，應該進行養護。石質隧道采用噴霧養護，土質隧道采用養護液養護。養護時間應不小于14 d。當氣溫低于5℃時，不得采用灑水養護。

2 城市隧道濕噴混凝土質量控制

2.1 混凝土抗壓強度試驗

采用噴大板切割法或鑿方切割法制作混凝土試塊，且標養28 d進行試驗，強度必須滿足要求。每10延米至少在拱部和邊墻各制作1組試件，材料或配合比變化時應按要求增加試件。抗壓強度不合格時，要認真查找原因，鑿除重噴。

2.2 回彈控制

應采用合適的配合比，配比中，細骨料需采用較細的河砂，粗骨料粒徑最大控制在10 mm左右，適當增加速凝劑的添加量也可以減少回彈。噴射混凝土時，噴槍與壁面應垂直噴射，這種操作方法的壓密效果好，且回彈量少。

2.3 濕噴混凝土厚度檢測

噴層厚度應用鑿孔法檢查，每10延米至少設置一個檢查斷面，再從拱頂起每隔2 m鑿孔1個。濕噴混凝土厚度不合格時，必須補噴。如果發現有裂縫、脫落或滲漏水現象時，要整治后補噴。

2.4 濕噴面事前處理控制

應清除可能落下的浮石，如果有涌水時，先噴1層具有較大速凝劑量的砂漿，安設枝丫狀盲溝引流至排水溝；涌水較大時，在涌水處鉆眼，埋設帶堵頭的鋼管把水引出。根據實際情況調整混凝土配合比，增加水泥用量，并噴射混凝土。

2.5 濕噴混凝土表面控制

濕噴混凝土要做到均勻密實，表面平順整潔，無干斑或流滑現象。對圍巖表面凸凹明顯的部位應填平補齊，為防水板的鋪設創造了良好條件。

3 結束語

采用濕噴式混凝土技術不僅能加快初期支護循環，縮短濕噴作業時間，而且能提高濕噴混凝土質量，減少城市隧道的不安全因素。

濕噴混凝土是保證城市隧道初期支護施工質量的關鍵工序，其施工質量直接影響到城市隧道的施工質量和施工進度。城市隧道設計施工經驗表明，對濕噴混凝土施工工藝及質量控制進行研究及應用，有利于完善城市隧道施工初期支護質量控制體系，具有一定的經濟效益和社會效益。

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［3］朱廣兵.噴射混凝土研究進展［J］.混凝土，2011（04）.

［4］彭巨中.淺談隧道濕噴混凝土施工技術的應用［J］.低碳世界，2015（08）.

［5］劉應安，王同民.隧道施工中混凝土濕噴工藝技術探討［J］.公路交通技術，2010（03）.

〔編輯：張思楠〕

U455.4

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.001

2095－6835（2017）16－0001－02

中國鐵路總公司科技研究開發計劃課題（編號：2014G004-K）“京沈客專城市隧道綜合修建技術研究”

費瑞振（1988—），男，河北秦皇島人，助理工程師，從事隧道及地下結構工程的設計研究