隧道濕噴機械手施工中堵管和高回彈率的改進措施

陳利新 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

1 引言

長大隧道施工工藝的成熟使很多不可能建的路成為可能，尤其在我國云貴川地區(qū)，山高山多，地質又復雜，長大隧道的施工顯得更為重要，而初期支護工藝先進性在隧道施工中尤為關鍵。隧道濕噴機械手由于其濕噴時間短，濕噴混凝土強度高，施工成本低等優(yōu)點最近在隧道施工中得到廣泛應用。

2 工程概況及存在問題

本工程為麗香鐵路站前四標長坪隧道，隧道全長9524m，為單線隧道，標準斷面內(nèi)凈空6.75m×5.26m，最大埋深為1155m，設計為兩個橫通道和一個斜井，其中兩個橫通道長分別為2298m和1366m。因此長坪隧道的特點是隧道長，施工作業(yè)面少且狹窄，洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境差。針對這些特點利用濕噴機械手替代普通的人工濕噴機施工，不僅可以減少施工作業(yè)人員，還可以減少施工作業(yè)時間，加快施工進度，可謂是本工程隧道初期支護施工的福音。可是由于濕噴機械手在濕噴作業(yè)中對外部如濕噴混凝土及電壓等要求很高，所以經(jīng)常會出現(xiàn)堵管和混凝土回彈率高現(xiàn)象，嚴重影響到了施工進度并增加了工程成本。于是解決濕噴機械手堵管和混凝土回彈率高是項刻不容緩的事情。針對此施工難點，麗香鐵路站前四標項目部中心試驗室組織并協(xié)同工區(qū)現(xiàn)場管理人員對濕噴機械手施工堵管及回彈率大的原因進行逐一調查分析，并通過試驗、試噴、試驗段等方法找到影響因素并進行研究改進，使隧道錨噴初期支護施工得到正常有效進行。

3 濕噴機械手濕噴混凝土施工防止出現(xiàn)堵管及回彈率高的改進

3.1 濕噴混凝土的改進

3.1.1 混凝土原材料

在濕噴機械手施工噴射混凝土初支中發(fā)現(xiàn)濕噴混凝土所用的水泥和外水劑的適應性不好，粗細集料的級配差，粗集料超粒徑顆粒多等現(xiàn)象都會造成濕噴機械手噴射混凝土施工堵管或回彈率高。同時水泥、減水劑及速凝劑溫度的高低變化大，外加劑的沉淀也會造成噴射混凝土離析從而造成堵管。于是在保證對進場原材料的常規(guī)檢驗之外，還要經(jīng)常進行水泥及外水劑溫度檢測控制及水泥和外加劑適應性試驗。冬天對減水劑儲存罐加保溫棉保溫，采用減水劑循環(huán)泵保證減水劑均勻，速凝劑應存放在施工的隧道里。加強進場粗集料超粒徑顆粒檢測，并在混凝土拌合機粗集料料斗及濕噴機械手混凝土進料口處加過濾超粒徑碎石網(wǎng)篩。

3.1.2 混凝土配合比

圖1 加保溫棉的減水劑儲存罐

圖2 存放隧道避車洞里的速凝劑

合理的施工配合比是濕噴機械手濕噴混凝土正常施工的關鍵。雖然現(xiàn)場料倉都是全封閉，不受雨雪影響，但由于現(xiàn)在粗細集料都水洗，所以新進粗細集料和原來材料含水率差別很大，應加強加大集料含水率檢測，并根據(jù)含水率結果及時調整施工配合比，從而保證混凝土砂率。為適應水泥和減少劑的性能的微小變動，采用摻粉煤灰的濕噴混凝土配合比，其比不摻粉煤灰配合比適用性要強，不容易離析堵管。

3.2 機械設備及人員的改進

3.2.1 濕噴機械手噴射壓力及設備供應電壓

現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)濕噴機械手混凝土噴射壓力過小和過大都會造成噴射混凝土施工的回彈率上升，還有供應濕噴機械手的電壓過高和過低也會提高混凝土噴射的回彈率，根據(jù)現(xiàn)場多次試噴的情況來看噴射混凝土施工中控制噴射壓力在0.8MPa～1.0MPa，濕噴機械手噴射口與噴射面0.8m～1.0m距離的情況下，噴射效果最好，為防止電壓對濕噴機械手的影響，應在供應濕噴機械手的電路安裝穩(wěn)壓器。

圖3 濕噴機械手濕噴壓力0.8MPa～1.0MPa

圖4 濕噴機械手線路穩(wěn)壓器

3.2.2 濕噴機械手機械的維修保養(yǎng)

濕噴機械手的手臂噴射管很小，如果里面特別彎角處堆積凝固混凝土對濕噴機械手噴射出混凝土的均勻性和噴射壓力影響很大，就會加大堵管和提高濕噴的回彈率的可能。現(xiàn)場施工中發(fā)現(xiàn)噴射混凝土對濕噴機械手前端軟管內(nèi)壁磨損很大，使得軟管內(nèi)的加筋鐵絲大面積傾入到管內(nèi)，也讓噴射出的混凝土不均勻和濕噴壓力大，造成堵管和噴射混凝土回彈率高，因此在濕噴機械手施工完噴射混凝土之后一定要及時仔細清洗干凈管內(nèi)混凝土，并定期及時更換前端軟管。

3.2.3 濕噴機械手操作人員

濕噴機械手噴射混凝土時噴射管移動的速度，對應噴射面的距離和角度，以及有鋼筋網(wǎng)鋼拱架怎么噴，拱頂和拱腰噴射的區(qū)別，都會影響并提高噴射混凝土回彈率，因此操作人員的現(xiàn)場操作水平直接影響回彈率。項目部盡量招收有施工經(jīng)驗的濕噴機械手熟練操作人員，加強濕噴機械手廠家對操作人員的指導和崗前培訓，加強各洞口操作人員的交流溝通學習，并盡量固定專職濕噴機械手操作人員。

3.3 現(xiàn)場作業(yè)面控制及調度管理的改進

3.3.1 現(xiàn)場開挖面控制

開挖面不平整，使得需要噴射的面不平整，因此濕噴機械手噴射混凝土時很難掌握到噴射面的距離和角度，造成濕噴混凝土回彈率提高。在開挖施工中嚴格控制好超欠挖，保持開挖面平整。同時噴射面有水就會影響噴射混凝土和噴射面的粘結以及噴射混凝土的快速凝結，開挖出的噴射面如果出水量很小并且在側面邊墻部位，可以在噴射混凝土坍落度允許范圍適當降低坍落度噴射施工。然而開挖出的噴射面在拱頂并且出水量很大的話，就必須先對噴射面用水玻璃水泥漿止水或用引水管引水后進行噴射混凝土施工。

圖5 噴射施工完后清洗濕噴機械手管道

圖6 定期更換掉的前端軟管

3.3.2 現(xiàn)場人員及調度管理

經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)濕噴機械手施工濕噴混凝土中施工作業(yè)人員現(xiàn)場對混凝土私自加水及濕噴混凝土罐車現(xiàn)場等待時間過長都是造成濕噴混凝土堵管和回彈率高的因素，因此制定濕噴混凝土現(xiàn)場技術員值班責任制度、混凝土報檢通知制度，并嚴肅獎懲執(zhí)行。隧道內(nèi)加裝無線網(wǎng)絡，有利于現(xiàn)場作業(yè)人員與外面和拌合站的暢通聯(lián)系，拌合站應合理安排罐車保證混凝土合理供應。

4 結語

圖7 開挖面不平整的初支噴射

圖8 開挖面平整的初支噴射

經(jīng)上述改進，在長坪隧道濕噴機械手濕噴初支噴射混凝土后施工中動態(tài)控制，查找具體原因，采取相應措施，大大減少堵管，把回彈率由以前的45%控制減少到10%以下，既提高了施工速度，加快施工進度，又降低了噴射混凝土施工回彈率，保證施工成本。