高速公路隧道工程中濕噴混凝土的施工技術

孫海東

(山西交通建設監理咨詢集團有限公司，山西 太原 030000)

高速公路隧道工程項目的施工尤為復雜、繁瑣，而選擇濕噴混凝土施工技術，實現隧道工程的安全開挖與支護。從本質上分析，濕噴混凝土施工技術不管是在材料或者是工藝方面都實現了優化，在隧道工程中實踐應用濕噴混凝土技術必須高度重視其工藝特點，科學、合理使用濕噴混凝土技術，從而切實提高高速公路隧道工程建設質量。

1 高速公路隧道工程項目介紹

在某高速公路工程項目中隧道工程的長度是1 690 m，隧道選擇的是曲墻復合形式的襯砌結構，選擇的施工技術是濕噴混凝土技術。該工程項目中隧道的進口與出口相對比較特殊，其中36 m區域為砕石道床，其余皆是彈性整體道床。通過多隧道工程施工現場進行勘察發現，該區域的地質構造十分復雜，三疊系下統砂巖與二疊系上統比較多，而且節理裂隙正處在發育狀態，有的區域還發生了破碎夾層問題。

2 濕噴混凝土技術工藝特征與流程

此隧道工程選擇的噴射機型號是Aliva-500，其擁有的主要特征具體如下：(1)噴射機在應用階段能夠保證噴槍和噴面始終處在垂直狀態，便于控制噴射距離，規避了回彈現象造成的不利影響。(2)噴漿施工中根據特定軌跡運行，且噴漿狀態始終如一，有效彌補了傳統機械噴漿模式的操作不靈活等缺陷，最重要的是顯著提高了材料利用率。(3)與常規式人工濕噴方式對比，Aliva-500噴射機為機械手噴射，所覆蓋的面積更寬廣，且噴射壓力無大幅度波動，能夠有效控制噴射角度，無需構建噴漿施工平臺。(4)單人就能夠完成噴漿作業，且噴漿施工質量明顯優于人工噴射施工質量。Aliva-500噴射機的具體施工作業流程如圖1所示。

圖1 Aliva-500噴射機作業流程

3 濕噴混凝土施工

3.1 前期準備

在濕噴混凝土正式施工之前必須認真完成準備工作，把噴漿面中的危石、欠挖部分進行有效處理。若是地表積水比較嚴重，則應合理埋設盲管，及時地把積水集中排出。同時在濕噴施工前需要完成相關電氣設備的全方位檢查，保證設備處在最佳狀態。嚴格根據設計厚度控制錨桿的外露長度，并進行標記，選擇的初期支護材料是型鋼。針對粗骨料的拌和，需要選擇噴射機篩子完成過篩處理，保證材料粒徑適中，防止出現堵管等相關問題。

3.2 選用原材料

水泥材料選擇的是硅酸鹽水泥，強度等級≥32.5R。液體速凝劑選擇的類型是JL-20，通過多次試驗確定水泥的用量需要嚴格控制在1.5%～2.0%以內，在3 min后實現初凝，在10 min后實現終凝。而砂子最佳是連續級配河砂，若是條件能夠允許，也可選擇機制砂。此外，粗骨料粒徑需要嚴格控制在15 mm之內。

3.3 混凝土配合比設計

通過混凝土配合比試驗確定試配強度，利用下述公式進行計算

f=f0+1.645δ

式中：f為配置強度；f0為設計強度標準數值；δ為混凝土標準差(選取4.0)。將混凝土噴射機管道直徑作為基準，并結合工程項目相關經驗，在綜合分析與研究之后應該把砂率嚴格控制在55%～60%之間，而水泥用量則嚴格控制在380～450 kg/m3之間，水灰比則要控制在0.45～0.60之間，混凝土塌落度控制在80～120 mm區間，然后根據試驗結果確定最佳的速凝劑摻入量。最后確定的噴射混凝土配合比詳見表1。

表1 濕噴混凝土的配合比

3.4 噴射機高壓空氣壓強調整

針對濕噴混凝土的初期階段，必須實時注意高壓空氣壓強變化狀況，而且初始高壓空氣壓強數值應在0.5 MPa以上；噴射階段需要完成噴嘴高壓空氣壓強的有效檢測，且壓強數值應在0.2 MPa以上，從而才能夠防止混凝土發生回彈問題。同時，隨著噴射位置的不斷變化，其高壓空氣傳統的距離也隨之變化，所以需要完成噴嘴出料詳細檢查，并科學調整高壓空氣壓強，從而保證濕噴混凝土質量。

3.5 混凝土噴射量與液體速凝劑調整

Aliva-500噴射機處在運行狀態時，需要選擇手輪科學調整混凝土的噴射量，而調整之后的噴射量以顯示屏的方式呈現。除此之外，在面板中應建立液體速凝劑摻入口，此工程項目中水泥的用量控制在2%。

3.6 混凝土噴射作業

混凝土噴射作業流程具體如下：(1)噴射施工必須嚴格貫徹“先墻后拱”的基本原則，建立“S型”噴射路線。詳細而言，選擇由隧道兩側的墻底開始噴射作業，緊接著進行拱頂噴射，最后在中心線位置形成閉合狀態。(2)噴射階段需要保證噴頭和噴面處在互垂直狀態，若是噴射角度相對比較小，就會導致混凝土回彈率增高。(3)噴射階段關于高壓空氣壓強的要求極為嚴格，需要保證高壓空氣壓強始終處在比較高的水平。在Aliva噴射機施工過程中需要把噴頭和巖面之間的距離嚴格控制在1.2～1.5 m之間。(4)噴射施工的初期階段應把機械手的大臂進行伸展，通過機械手小臂實現靈活調整，使其和地面相互平行。同時應適當調整噴頭的距離與角度，然后再噴射作業。(5)若是發生軟管堵塞問題，必須及時關閉Aliva噴射機和計量泵，從而才能夠保證高壓空氣處在隔斷狀態。針對軟管堵塞問題的處理，可以持續拍打軟管把堵塞的混凝土清除干凈，然后注入水進行軟管清洗，當軟管通常之后才可繼續噴射作業。

4 濕噴混凝土施工注意事項

4.1 噴射方式

濕噴混凝土施工階段，必須嚴格貫徹“由下至上”的基本原則，并提前處理好平巖凹陷等問題。同時噴射階段需要重視“噴射圓順”的基本原則。

4.2 分段施工

該高速公路隧道工程項目，在初次混凝土噴射施工結束后應合理控制預留斜面，而斜面的寬度在200～300 mm之間，選擇高壓水把斜面清洗干凈，然后才能夠開始后續噴射施工。

4.3 分層噴射

噴射混凝土施工應貫徹“分層作業”的基本原則，當上一層混凝土達到終凝之后，才可以開始下一層混凝土噴射，若是混凝土終凝時間達到了1 h，則需要選擇高壓水完成待噴射表明的清洗處理，這也是保證噴射混凝土質量的重點。一般情況下，邊墻的一次噴射混凝土厚度要控制在7～15 cm之間，而下拱位置噴射混凝土的厚度要控制在5～10 cm之間。

4.4 噴射過程中的注意問題

需要嚴格控制噴射速度，這也是后續壓實施工有序、有效進行的重要保障。若是噴射階段高壓空氣壓強相對比較大，則應該適當地提高噴射速度。當Aliva-500噴射機處在運行狀態時，必須仔細、認真檢查高壓空氣壓強。綜合分析與研究噴嘴出料實際狀況，然后以此作為依據科學調整高壓空氣壓強。一般情況下，邊墻位置高壓空氣壓強在0.3～0.5 MPa間，拱部位置高壓空氣壓強在0.4～0.65 MPa間。

5 總 結

在高速公路隧道工程項目中濕噴混凝土施工技術的應用十分重要，其能夠有效提升施工效率與質量。該隧道工程中選擇的是Aliva-500噴射機，設備性能與狀態良好，顯著增強了洞內噴射混凝土施工質量，嚴格控制了材料浪費問題，并取得了較好的經濟效益。未來濕噴混凝土施工技術在公路隧道工程中的應用將會越來越普遍，但是需要相關學者與人員進行研究，不斷地提高濕噴混凝土技術水平。