噴射混凝土(濕噴工藝)在山嶺隧道損耗量控制

劉鵬飛

摘要：噴射混凝土超耗會對工程建設帶來巨大損失，噴射混凝土超耗量對工程效益起著舉足輕重的作用，控制好噴射混凝土超耗量是一項非常艱難的任務，也是隧道工程質量通病治理關鍵點之一，影響噴射混凝土超耗量的因素有很多，合理控制超耗量是保證工程質量的唯一選擇。在萬州北山隧道項目，采用CD法和雙側壁導坑法開挖，針對噴射混凝土損耗控制更為重要。建設初期，經過不斷優(yōu)化方案，針對不同原材料進行了上百次室內試驗和現場試噴，發(fā)現影響噴射混凝土超耗量的幾個主要原因，通過對噴射混凝土原材料、配合比、機械設備、人為因素等進行控制，可以有效地降低噴射混凝土超耗量。

關鍵詞：噴射混凝土??山嶺隧道??損耗量??控制

中圖分類號：U455??????文獻標識碼：A

Control?of?the?Loss?of?Shotcrete?（Wet?Shotcreting?Technology）?in?Mountain?Tunnels

LIU??Pengfei

（The?First?Engineering?Company?of?CCCC?Fourth?Harbor?Engineering?Co.，?Ltd.?Guangzhou，?Guangdong?Province，510310?China）

Abstract：?The?;excessive?loss?of?shotcrete?will?bring?huge?losses?to?engineering?construction，?and?the?excessive?loss?of?shotcrete?plays?a?decisive?role?in?project?benefits.?It?is?a?very?difficult?task?to?control?the?excessive?loss?of?shotcrete，?and?it?is?also?one?of?the?key?points?for?the?treatment?of?common?quality?problems?of?tunnel?engineering.?There?are?many?factors?that?affect?the?excessive?loss?of?shotcrete，?and?reasonable?control?of?the?excessive?loss?is?the?only?option?to?ensure?project?quality.?In?the?Beishan?Tunnel?project?in?Wanzhou，?using?the?CD?method?and?double-side?drift?method?to?dig?is?more?important?to?control?the?loss?of?shotcrete.?At?the?early?stage?of?construction，?through?continuous?optimization?of?the?scheme，?hundreds?of?indoor?tests?and?on-site?shotcreting?tests?were?carried?out?for?different?raw?materials，?and?several?main?reasons?affecting?the?excessive?loss?of?shotcrete?were?found.?The?excessive?loss?of?shotcrete?can?be?effectively?reduced?by?controlling?raw?materials，?mix?ratio，?mechanical?equipment?and?human?factors?of?shotcrete.

Key?Words：?Shotcrete;?Mountain?tunnel;?Loss;?Control

噴射混凝土（濕噴工藝）在市政工程山嶺隧道施工中最常見的施工方法，各類隧道工程建設中都要對噴射混凝土損耗量采取有效方法進行降低并進行嚴格控制，以確保工程質量或因損耗量過大對工程經濟效益造成巨大損失。在北山隧道施工過程中采用CD法和雙側壁導坑法進行開挖，在開挖方法中由于拱頂形成了倒三角形狀，增加了噴射混凝土施工難度及回彈量，從而本工程噴射混凝土損耗控制更為重要。噴射混凝土對于試驗檢測人員都很熟悉，也是隧道施工中每日必備的常規(guī)工作，雖然施工中配合比、原材料均通過檢驗檢測合格后才投入使用。但是，往往在施工中，就是材料的變化，機器設備的磨損，這些細小的環(huán)節(jié)被忽略。特別是試驗檢測人員在日常工作中，一般不太重視機械設備的性能，非本專業(yè)的關系而未引起足夠的注意，因此會造成大量回彈且無法通過調整原材料及配合比找出真正原因，正因為損耗量控制較為困難，于是綜合分析并對比試驗噴射混凝土損耗量的各個環(huán)節(jié)，追根溯源[1]。

1技術要求

（1）粗集料應采用堅硬耐久的碎石或卵石，粒徑不宜大于12mm。細集料應采用堅硬耐久的中砂或粗砂，細度模數宜大于2.5，集料級配宜采用連續(xù)級配。

（2）應選擇速凝效果好，對噴射混凝土強度和收縮影響小的速凝劑，其初凝時間應不大于3min，終凝時間應不大于12min，并應符合國家現行標準《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》（GB50119）的相關規(guī)定。

（3）噴射混凝土應分段、分片、分層由下而上順序進行，拱部噴射混凝土應對稱作業(yè)。

（4）初噴混凝土厚度宜控制在20～50mm，巖面有較大凹洼時，可結合初噴找平。

（5）根據噴射混凝土設計厚度、噴射部位和鋼架、鋼筋網設置情況，復噴可采用分次作業(yè)或分層作業(yè)。拱頂每次復噴厚度不宜大于100mm。邊墻每次復噴厚度不宜大于150mm。復噴最小厚度不宜小于50mm。

（6）后一層噴射混凝土應在前一層噴射混凝土終凝后進行，若終凝后初噴混凝土表面已蒙上粉塵時，后一層噴射混凝土作業(yè)前，受噴面應吹洗干凈。

（7）噴射混凝土作業(yè)時噴嘴宜垂直巖面，噴槍頭到受噴面的距離宜為0.6～1.5m[2]。

2?影響噴射混凝土損耗重要因素

2.1原材料

萬州北山隧道噴射混凝土主要原材料包括：重慶萬州西南水泥有限公司科華牌P?O42.5R、重慶鼎鉆實業(yè)有限公司碎石（5～10mm）、重慶市順志礦業(yè)有限公司機制砂（0～4.75mm）、山西黃河新型化工有限公司無堿速凝劑、中交四航局第七工程有限公司材料分公司高性能減水劑（標準型）、自來水。

針對原材料分別進行了不同廠家比對試驗，經過比對數據分析，速凝劑與水泥的凝結時間和機制砂的細度模數、石粉含量指標對噴射混凝土回彈量影響較大[3]。

2.1.1速凝劑

針對規(guī)范要求，本次比對試驗以重慶萬州西南水泥股份有限公司科華牌PO42.5R水泥為基礎，噴射混凝土無堿速凝劑摻量為6%～9%，以不同廠商的試樣進行比較，檢測數據如表1所示。

2.1.2機制砂

針對本工程所在地區(qū)周邊機制砂廠家質量摸底，對不同廠家所生產的機制砂進行了石粉含量和篩′試驗，以確定選擇滿足設計及規(guī)范要求的合格機制砂，檢測數據如表2、圖1所示。

2.2配合比（C25噴射混凝土）

針對本工程所使用的C25噴射混凝土配合比進行試配，試配配合比數據如表3所示。

2.3施工現場試噴驗證

針對表4完成的C25噴射混凝土配合比試配結果，對不同石粉含量和細度模數的機制砂進行現場生產試噴，檢測混凝土實際回彈量數據，實測回彈量數據如表4所示。

2.4機械設備（速凝劑摻量）

在北山隧道施工對回彈率查因刨析過程中，濕噴機械手中一個并不重要的易損配件引起了注意，那就是濕噴機械手泵送設備密封膠墊，這個不會被引起重視的小東西卻有著舉足輕重的作用，它在施工過程中經過每分鐘幾十次不停工作，磨損和損壞程度極高，經過調查取證并咨詢生產廠家發(fā)現，此配件屬于易損件，應定期對其進行更換，正常使用周期為90～180?d，如果高負荷工作更換周期為30～60?d，需要操作人員具有一定責任心，經常對損壞程度進行判斷并及時更換，否則帶病工作將對速凝劑實際摻量大打折扣，導致噴射混凝土施工過程中掉塊、黏結效果差，回彈率高[4]。

經過一段時間的探索和數據積累，針對濕噴機械手泵送設備磨損與速凝劑摻量形成相關數據進行分析，數據分析結果如圖2所示。

2.5噴層厚度控制

北山隧道噴射混凝土設計厚度為24cm，噴射混凝土作業(yè)指導書按初噴、復噴、二次復噴分別進行施作[5]。

初噴混凝土厚度控制在50mm以內，巖面有較大凹洼時，結合初噴找平。

拱頂復噴厚度控制在100mm以內。每次邊墻復噴厚度控制在150mm以內。最小厚度每次復噴不小于50mm。

后一層噴射混凝土應在前一層噴射混凝土終凝后進行，若終凝后初噴射混凝土表面己黏結粉塵時，后一層噴射混凝土作業(yè)前，則應將受噴面吹洗干凈，然后進行噴射混凝土操作。

未摻入速凝劑的混合料存放時間不大于2h。

噴射混凝土施工時，噴嘴與巖面垂直，噴槍頭要控制在0.6～1.5m之間。噴射機根據混凝土坍落度、噴射距離、噴射部位等因素確定工作壓力，可先在0.2～0.7MPa之間選擇與調節(jié)[6-9]。

3?結語

通過表1速凝劑凝結時間試驗對比可以看出，多家無堿速凝劑生產企業(yè)符合GB/T35159-2017《噴射混凝土用速凝劑》規(guī)范要求。但各廠家生產的無堿速凝劑并不一定會與工程所在地水泥相適應，開工前一定要針對所在地水泥品牌進行摸查，并通過速凝劑與水泥適應性試驗進行比對，確保符合規(guī)范要求后擇優(yōu)推薦。

通過表5細集料試驗，碎石機制砂在濕噴混凝土中使用，細度模數宜控制在2.7～3.0之間為最佳狀態(tài)；石粉含量最好控制在6%～9%為最佳狀態(tài)。

通過對山嶺隧道濕噴混凝土原材料優(yōu)化并采取有效措施進行控制后，針對山嶺隧道濕噴混凝土回彈量有明顯提升，在這些情況下，邊墻回程彈率可以控制在5%～10%之間，臺階法的拱頂回彈率可以控制在8%～12%之間，CD法和雙側壁導坑法拱頂回彈率可控制在10%～15%之間，總體回彈率可控制在10%以下，對工程建設資源浪費和經濟效益起到非常大的幫助。

濕噴操作手需每月進行檢查、保養(yǎng)、維護，清理清洗并檢查各密封件是否損壞，特別是速凝劑泵密封效果影響非常明顯，如有磨損及時更換，杜絕帶病作業(yè)，怕麻煩、省小錢的心態(tài)不可取，無論從工程質量、進度、經濟效益等方面都會產生較大的損失。

參考文獻

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[2]交通運輸部.公路隧道施工技術規(guī)范：JTG/T?3660-2020[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2020.

[3]張毅，許清海.隧道混凝土超耗分析及解決方案[J].建材與裝飾，2019（31）：281-282.

[4]任文光，周鵬.隧道初支噴砼超耗原因分析及降耗措施[J].江西建材，2017（13）：171-172.

[5]徐朝峰.長大隧道噴射混凝土超耗分析及控制技術研究[J].居舍，2019（5）：63，164.

[6]康政，房玉中，陳曉成，等.降低隧道開挖施工中噴射混凝土的超耗量[J].山西建筑，2018，44（8）：150-152.

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[8]鄭小魁.?基于離散元法濕噴混凝土回彈率研究[D].淮南：安徽理工大學，2021.

[9]張戈.?噴射混凝土高性能化機制與組成設計方法研究[D].北京：北京交通大學，2021.