淺談隧道錨噴混凝土的施工技術(shù)

羅振亞

（山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000）

淺談隧道錨噴混凝土的施工技術(shù)

羅振亞

（山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041000）

公路隧道錨噴支護(hù)是將錨桿與噴射混凝土作為加強(qiáng)和利用圍巖自身支撐能力，文章結(jié)合多次隧道施工、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹了常用錨桿的安設(shè)、噴射混凝土作業(yè)過程及噴槍頭施工操作注意事項(xiàng)。

隧道；錨噴；混凝土施工技術(shù)

1 概述

錨桿的種類很多，常用的黏結(jié)型錨桿有金屬砂漿錨桿、金屬樹脂錨桿等；機(jī)械性錨桿有楔縫式、漲殼式和滑楔式錨桿等；其材料有鋼桿的、木桿和鋼絲的；其受力可以是預(yù)應(yīng)力的，也可以是普通受力錨桿。

鋼筋水泥砂漿錨桿具有造價(jià)低，取材及加工容易，力學(xué)性能好，施工工藝較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在地下工程中已經(jīng)被廣泛采用。

近幾年來，在國(guó)內(nèi)外，樹脂錨桿的研制和使用發(fā)展較為迅速，下面主要介紹這兩種錨桿的安設(shè)。

2 錨桿的安設(shè)

2.1 鋼筋水泥砂漿錨桿的安設(shè)

（1）鉆孔前應(yīng)根據(jù)圍巖的狀況和設(shè)計(jì)要求，布設(shè)孔眼。錨桿的縱橫距離，一般不超過錨桿長(zhǎng)度的1/2；錨桿與巖面，層面或裂隙面的交角，一般以90°為宜；錨桿的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及直徑選定孔眼直徑（一般為37～45 mm），并做標(biāo)記。用鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔，并用高壓風(fēng)或高壓水將孔洗清，注漿時(shí)用注漿器進(jìn)行。

注漿時(shí)，以水引路，將砂漿充滿注漿器和管路，并用高壓空氣將水泥砂漿由導(dǎo)管壓入鉆孔中。注漿過程要始終保持器內(nèi)有足夠的砂漿（1/4以上）。尤其是最后一根錨桿，防止高壓風(fēng)將鉆孔中砂漿吹掉，確保安全。

（2）注漿配制。注漿中的水泥，一般用40號(hào)以上的普通硅酸鹽水泥；砂子用粒徑不大于3 mm的中砂，用前應(yīng)過篩；水泥砂漿配合比一般控制膠骨比1∶1～1∶2，水灰比0.38～0.42；速凝劑使用前應(yīng)做速凝效果試驗(yàn)，一般要求初凝不大于5 min。如使用紅星1型，摻量占水泥重量的3%左右。

（3）錨桿體。錨桿體宜采用16號(hào)錳或5號(hào)螺紋鋼筋，也可用3號(hào)鋼筋，鋼筋網(wǎng)可用3號(hào)鋼。使用前應(yīng)矯直和除銹、淋濕。錨桿直徑一般為16～22 mm，為了保證錨桿和孔壁之間的砂漿層，錨桿直徑應(yīng)比鉆孔直徑小15～20 mm。

（4）安設(shè)錨桿、金屬網(wǎng)。一般采用先注漿，后插錨桿最為簡(jiǎn)單，也有采用先錨后注的方法，多數(shù)大型的錨桿或錨索等，應(yīng)先給預(yù)應(yīng)力，后予注漿，以加強(qiáng)黏結(jié)和防護(hù)。采用金屬網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)格不應(yīng)過小，以20×20左右為宜。鋼筋（絲）網(wǎng)應(yīng)隨巖面平順起伏設(shè)置，與巖面間距一般不小于3 cm，宜為5 cm。鋼筋網(wǎng)與錨桿連接牢固，使噴混凝土?xí)r不發(fā)生位移和松動(dòng)。如發(fā)現(xiàn)有脫落的石塊被網(wǎng)架住時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除。

2.2 樹脂錨桿的安設(shè)

樹脂錨桿是以合成樹脂為黏結(jié)劑，將錨桿和孔壁巖石黏結(jié)成整體的一種錨桿，他的優(yōu)點(diǎn)是固結(jié)快，很短時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到設(shè)計(jì)錨固力，安設(shè)也方便；缺點(diǎn)是價(jià)格貴，如其桿尾有螺紋，并安有墊板，則可擰緊螺母，起到部分錨固預(yù)應(yīng)力的作用，且錨桿尾端對(duì)圍巖錨牢固、可靠。

3 噴射混凝土作業(yè)

這里只介紹國(guó)內(nèi)普遍采用的干法噴射混凝土施工要點(diǎn)。

3.1 準(zhǔn)備工作

（1）認(rèn)真檢查隧道開挖的凈空尺寸，鑿除欠挖部分。清楚松動(dòng)巖快、浮石和墻角巖渣，拆除各種障礙。用高壓風(fēng)及、水沖洗受噴面。如有滴漏水，應(yīng)采取集、排水措施。

（2）利用錨桿外露長(zhǎng)度和用快凝漿黏鐵釘或U型鐵絲于巖面上，作為噴射厚度的標(biāo)志。

（3）做好機(jī)械設(shè)備的就位和場(chǎng)地布置、保證運(yùn)輸線路、風(fēng)水電暢通，搞好照明。安排好回彈物的利用。

（4）試運(yùn)轉(zhuǎn)，開啟高壓風(fēng)及水，如噴頭分壓正常，噴出水應(yīng)成霧狀，只有運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，才能進(jìn)料噴射。

（5）混合料的拌制，應(yīng)配合噴射作業(yè)，隨拌隨用。未摻速凝劑時(shí)，存放時(shí)間不超過8 h；摻速凝劑后，不超過30 min?；旌狭蠎?yīng)拌制均勻，顏色一致，裝入噴射機(jī)前應(yīng)過篩。

3.2 噴射作業(yè)

噴射作業(yè)應(yīng)在劃定的區(qū)段內(nèi)進(jìn)行，區(qū)段長(zhǎng)度一般不超過6 m。噴水時(shí)自上而下，先墻后拱分部、分塊的順序進(jìn)行。噴射時(shí)，噴頭要正對(duì)受噴面做均勻順時(shí)針方向的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋直徑20～30cm，以使混凝土噴射密實(shí)。

當(dāng)巖面有較大的坑洼時(shí)，應(yīng)先噴凹處，然后找平。

噴混凝土的成型，其自重是靠它與噴射面的黏結(jié)力來平衡的。混凝土終凝之前，這種黏結(jié)力是微弱的，所以一次噴射太厚，噴層會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)裂、坍落；一次噴射太薄，大部分骨料又會(huì)彈回來，受噴面僅留薄層的細(xì)粒混凝土或砂漿，影響噴混凝土的質(zhì)量和工效。一般拱部一次噴厚為4～6 cm，邊墻為6～8 cm。

噴射層間隙時(shí)間，應(yīng)視混凝土的凝結(jié)情況而定。一般常溫下（15～20℃），采用紅星1型速凝劑時(shí)為15～20 min；采用碳酸鈉速凝劑時(shí)為30 min以上。

噴混凝土緊跟開挖時(shí)，從混凝土噴完到下一循環(huán)放炮時(shí)間間隔，一般應(yīng)不小于4 h，以使噴混凝土得強(qiáng)度不致因爆破震動(dòng)而受到影響。

3.3 噴射機(jī)的操作要點(diǎn)

噴射工藝中最主要的是調(diào)整風(fēng)水壓。一開始，應(yīng)先給風(fēng)、給水，再給電、后送料；結(jié)束時(shí)，應(yīng)先停料、在停電，然后切斷水、風(fēng)源。供料應(yīng)連續(xù)均勻，機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，料斗內(nèi)應(yīng)保持足夠的存料。

為了保證高壓水能從混合室（噴頭水環(huán)）內(nèi)壁小孔中高速射出，把干料迅速拌勻，水壓要比輸料管風(fēng)壓高0.1～0.15 MPa以上。噴射區(qū)的水壓應(yīng)大于0.4 MPa，不足時(shí)，一般宜配備高壓水箱。分壓能否掌握好，對(duì)減少噴混凝土的回彈率，保證噴混凝土和降低粉塵都有很大影響。噴射機(jī)在水平距40～60 m內(nèi)是比較好用的，正常工作風(fēng)壓可用0.15～0.2 MPa，空機(jī)時(shí)可掌握在0.1～0.09 MPa之間一般增加一節(jié)管子。只需增加0.02 MPa的壓力。在保證正常噴射的情況下，風(fēng)壓稍低些為好。

噴射作業(yè)中的堵管現(xiàn)象，通常由于混合料中混有粒徑超過25 mm的石子、水泥硬塊、雜物等；或是操作順序差錯(cuò)，如先開電機(jī)后給風(fēng)；或砂中含水率超過6%，都容易在出料彎頭處發(fā)生堵塞。另外，風(fēng)壓過低，管道不順，也易引起堵管。

3.4 噴槍頭的操作注意事項(xiàng)

噴頭的受噴面的最優(yōu)距離是按噴射混凝土最小回彈量和最高強(qiáng)度來確定的。一般為0.6～1.2噴射方向與受噴面垂直并稍微向剛噴射的部位傾斜（掌握在75°～100°），則回彈量最小，效果最好?；貜椓恳话愎安靠煽刂圃?0%～30%；邊墻可控制在10%～20%。嚴(yán)格控制水灰比，噴出的混凝土應(yīng)呈暗灰色、濕潤(rùn)、光澤、無干斑或滑移流淌現(xiàn)象，回彈量也較小。

突然斷水、斷料時(shí)，噴頭應(yīng)移開受噴面，嚴(yán)禁用高壓風(fēng)、高壓水沖擊剛噴好的混凝土。受噴面銜有金屬網(wǎng)時(shí)，灰水比宜大，噴頭與受噴面的距離也要相應(yīng)縮短到0.7左右，施工中可以把攏料管增長(zhǎng)0.6～1.0，套上普通硬塑料管，解決噴頭離巖面往往較遠(yuǎn)的問題。

4 噴混凝土的施工安全

噴混凝土一般是靠圍巖自立而無支護(hù)的情況下進(jìn)行，所以在噴射之前要認(rèn)真檢查作業(yè)段的圍巖狀況，加強(qiáng)施工區(qū)的照明、通風(fēng)和防塵措施。

高壓作業(yè)機(jī)械均應(yīng)安設(shè)壓力表、安全閥。使用前應(yīng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，合格后方可使用。

噴射和處理堵管過程中，禁止噴頭對(duì)人，以免射傷人員。經(jīng)常檢查管路是否有擊穿可能，并及時(shí)處理。

噴射作業(yè)人員，均應(yīng)帶防塵口罩。操作噴槍頭的人員，應(yīng)帶護(hù)眼罩、雨衣、長(zhǎng)筒乳膠手套等勞保用品。盡可能采用機(jī)械手，改善勞動(dòng)條件。

5 噴混凝土施工溫度與養(yǎng)護(hù)

噴混凝土作業(yè)區(qū)的氣溫和混合料進(jìn)入噴射機(jī)的溫度及水溫應(yīng)不低于5℃。養(yǎng)護(hù)時(shí)，氣溫如低于5℃時(shí)，不得澆水。噴混凝土強(qiáng)度低于10 MPa時(shí)，不得受凍。這樣才能使噴混凝土成型及強(qiáng)度發(fā)展良好。氣溫低于5℃的情況下施工，應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)，并采取保溫等綜合性措施。

噴混凝土特別需要良好的養(yǎng)護(hù)，才能使水泥充分水化，使噴混凝土的強(qiáng)度較快的均勻增長(zhǎng)，減少和防止混凝土的收縮開裂，確?；炷恋馁|(zhì)量。噴混凝土終凝后2 h，即應(yīng)開始灑水養(yǎng)護(hù)。初期應(yīng)加強(qiáng)，灑水次數(shù)以能使混凝土有足夠的潤(rùn)濕狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)在12天以上。

Discussion on the Construction Technology of Tunnel Shotcrete

Luo Zhenya

The road tunnel shotcrete support is using anchor and shotcrete to strengthen the support capacity of rock itself.The article,combined with many tunnel construction and testing experience,introduces the notes including installation of common bolts,shotcrete working process and gun operation.

tunnel;anchor spray;concrete construction technology

U455.48+1

A

1000-8136(2011)05-0059-02