高鐵隧道施工中濕噴混凝土的應用與施工工藝

苗青松

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

濕噴混凝土施工技術的應用，極大改善了隧道施工環境，可實現高效施工作業，是現代化隧道建設中不可或缺的技術手段。通過濕噴混凝土施工技術的應用，可有效控制回彈量[1]，施工期間各項操作的靈活性強，所得混凝土結構穩定可靠，且粉塵污染較小，彰顯出良好的環保效益[2]。

1 工程概況

某高鐵隧道起訖里程ZK74+295—ZK76+243，長1948 m，隧址區圍巖以IV 級居多，包含黃土以及全風化泥灰巖，巖體缺乏完整性，具有易破碎的特點。黃土含水量相對較高，可見局部圍巖伴有滲水等異常狀況。鑒于此，引入濕噴混凝土施工技術，以便形成初期支護體系，保證隧道施工的安全性。

2 濕噴混凝土配合比設計

濕噴混凝土施工得以落實到位的關鍵前提在于得到高性能混凝土的支持，前期配比試驗至關重要。試配強度可根據公式f=f0+1.645δ 求得，式中，f0為設計強度標準值，單位MPa；δ 為混凝土標準差，取4.0。

施工所用設備為混凝土噴射機，根據該裝置所配套的疏送管直徑情況制定粗骨料的使用標準，要求其最大粒徑15 mm；砂率以55%～60%為宜；水泥用量控制在380～450 kg/m；水灰比的確定兼顧到噴射機軟管的直徑、混凝土強度設計等級等因素，以0.45～0.60 較為合適；坍落度80～120 mm；經過試驗后確定液體速凝劑的最佳摻量控制標準，取水泥用量的2%。經逐項分析后，確定混凝土的具體配比標準（表1）。

表1 噴射混凝土配比

3 濕噴混凝土施工工藝

3.1 施工準備

以斷面檢測儀為主要工具，對施工區域展開全方位檢測，準確掌握施工現場的實際情況。若存在局部欠挖現象，應通過有效措施處理到位。受地質因素的影響，部分區域超挖明顯，應在該處布設雙層鋼筋網片，將松動的巖石清理干凈；加強對施工設備的檢查，例如濕噴機是否工作正常；做好噴層厚度標識，為質量控制提供依據；滲水嚴重區域應加強防排水措施，減少積水對施工的影響。

3.2 噴射機風壓

使用噴射機時，初始風壓值超過0.5 MPa 后方可開機。噴射全流程中，噴嘴風壓應穩定在0.2 MPa 左右，可避免混凝土回彈異常問題。各噴射部位的施工條件具有差異性，風壓傳送距離隨之變化，因此需根據實際情況調整工藝參數，包含噴嘴出料、現場風壓等，以便營造良好的施工環境，高效完成濕噴混凝土施工。

3.3 噴射角及距離

噴射期間嚴格控制好噴嘴的姿態，其必須與施工面保持垂直的關系。對于邊墻結構的施工，需合理調整噴嘴，使其呈略微下俯的姿態，并保證混凝土可噴射在最前端的位置，避免交角過小的情況，否則易導致混合料具有過強的流動性，進而引發局部平整度不足的問題。噴射距離的確定應綜合考慮最小回彈量及最高強度，以1～1.5 m 較為合適。施工期間應重點關注混凝土的性能表現，保證混凝土材料的集中性。

3.4 噴射方法

噴射施工以分層的方式有序推進，單次噴射厚度控制在4～6 cm。首次噴射前需做好準備工作，即清理待噴射面的雜物，于該處設厚度測量組件；完成本層噴射作業且硬化后，方可組織下一層噴射，按照此流程有序推進，避免混凝土穩定性不足的問題；若發現前一層混凝土的表層附有雜質，應利用高壓氣槍深度清理，恢復潔凈狀態后方可正式噴射施工；避免噴射厚度過大的情況，否則材料的回彈將偏離正常范圍；為避免噴射后混凝土存在空鼓問題，每次噴射時均要控制好厚度，至少要達到骨料最大粒徑的2 倍。圖1 為濕噴混凝土施工現場。

圖1 濕噴混凝土施工現場

3.5 噴射順序及時間間隔

按先墻后拱的順序有序噴射施工，且要自上而下逐步推進，以縱向間距3～4 m 作為一段，各片的寬度以2 m 為宜（可根據實際情況適當調整）。每片噴射施工都應從下部開始，若巖面存在坑洼現象，需增加噴射次數，將該部分填補平整；噴射期間遇到凹凸不平的區域時，需嚴格控制噴頭的姿態，以螺旋形式緩慢移動，單層噴射長度的控制要考慮的是表面的平滑性；在不影響上一層噴射質量的前提下，盡可能縮短相鄰兩層的間隔時長，否則易導致相鄰層粘結不穩定，難以形成完整的結構體系。

4 質量控制

（1）原材料質量控制。濕噴混凝土施工質量易受到所用混凝土性能的影響，其中各類原材料的質量控制工作應落實到位。水泥用量較多，以普通硅酸鹽水泥較為合適，為提高混凝土凝結速度并有效減少收縮量，可在其中摻入適量速凝劑；對于砂材料，主要控制指標為含泥量，要求該值不超過3%，且細度模數不宜超過2.6；骨料方面，以碎石材料為宜。

（2）配合比控制。在確保各類原材料質量達標的前提下，應按照特定的配比拌制，從而生產出高性能的混合料。對于配合比控制，首要前提就是調整水泥用量，若用量過多，則會加劇混凝土硬化收縮；若用量過少，將導致混凝土出現較明顯的回彈現象。根據現場情況以及工程施工要求，認為水泥用量不超過390 kg/m3較為合適。對于砂的用量控制，以混合料總量的50%為宜。水灰比應穩定在0.4～0.45 區間內，在此條件下可減少表面粉塵量，經施工后混凝土表面的平整度良好。

（3）回彈量控制。回彈量不宜超過20%，為避免回彈量異常的情況，施工期間需做好控制工作：調整噴嘴角度以及噴射距離，要求噴嘴與噴面保持垂直的位置關系，間距以0.7～1.3 m 較為合適；加強對壓力的控制，相較于風壓而言，水壓可適當加大。

（4）加強質量檢查。首先，做好混凝土強度的檢測工作。通過對混凝土強度的檢測，可有效反映出混合料的工程性能，具體指標包含粘結強度、抗拉強度、抗壓強度等，且又以抗壓強度的檢測最為關鍵，該指標是呈現出混凝土耐久性的重要窗口，工程實踐中可利用超聲回彈法、切割鉆芯法等多種方法做好檢測工作[3]。工程經驗表明，切割鉆芯法在隧道工程中的應用更為廣泛，以混凝土凝結至特定強度為前提，對其組織鉆孔作業后制得實驗塊，對其組織混凝土養護作業（持續時間約為1 個月），經檢測后明確其具備的抗壓強度，并分析所得結果，若不滿足要求，則要分析原因并采取處理措施。其次，做好對混凝土厚度的檢查。關于混凝土厚度，其指的是表面與圍巖接觸面所形成的距離，較為典型的有鑿孔法和激光法。實際檢測時，每間隔11 m 分別設監測點，較特殊的是拱頂中線處，測點間距可加密至3.5 m。厚度檢測后，根據結果作出判斷，對于不滿足厚度要求的區域，可通過補噴等方式處理。若混凝土存在裂縫或是露筋現象，需根據具體成因采取相應的處理措施。

（5）加強施工管理。隧道工程的工作量較大，需加強隧道施工管理，項目管理人員應成為管理工作的先行者，將管理覆蓋至每處細節中，做好宣傳工作，向每位施工人員講解技術要點以及安全防控措施，引導施工人員養成正確的工程意識，依據規范做好日常工作，在保證本道工序施工質量的前提下方可進入下道工序，避免因某道工序不到位而引發的大范圍返工問題。

5 結束語

高鐵隧道施工中，濕噴混凝土施工技術的應用，有助于提高施工質量和施工效率。以高鐵隧道工程實例為背景，圍繞濕噴混凝土施工技術展開分析，梳理技術要點，以期給類似工程提供參考。