隧道噴射混凝土施工工藝探討

李清泉

（貴州省交通建設(shè)咨詢(xún)監(jiān)理有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

隧道初期支護(hù)噴射混凝土是隧道開(kāi)挖后及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面封閉的一種快速處理措施，這是新奧法施工的理念，隧道初期支護(hù)噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至洞內(nèi)，采用濕噴機(jī)噴射作業(yè)。在隧道開(kāi)挖完成后，先噴射4cm厚混凝土封閉巖面，然后打設(shè)錨桿、架立鋼架、掛鋼筋網(wǎng)，對(duì)初噴巖面進(jìn)行清理后復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。

1 噴射前準(zhǔn)備

1.1 受?chē)妿r面處理

一般巖面可用高壓水沖洗受?chē)妿r面的浮塵、巖屑，當(dāng)巖面遇水容易潮解、泥化時(shí)，宜采用高壓風(fēng)吹凈巖面。若為泥、砂質(zhì)巖面時(shí)應(yīng)掛設(shè)細(xì)鋼筋網(wǎng)（網(wǎng)格宜不大于20×20mm、線(xiàn)徑宜小于3mm），用環(huán)向鋼筋和錨釘或鋼架固定，使其密貼受?chē)娒?，以提高噴射混凝土的附著力。噴射混凝土前，宜先噴一層水泥砂漿，待終凝后再?lài)娚浠炷痢?/p>

1.2 控制噴射混凝土厚度標(biāo)志設(shè)置

一般采用埋設(shè)鋼筋頭做標(biāo)志，亦可在噴射時(shí)插入長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)厚度大5cm的鐵絲，每1～2m設(shè)一根，作為施工控制用。

1.3 設(shè)備檢查

檢查機(jī)具設(shè)備和風(fēng)、水、電等管線(xiàn)路，濕噴機(jī)就位，并試運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4 材料要求

材料要求如下：

a）水泥 噴射混凝土應(yīng)優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不小于32.5MPa，根據(jù)工點(diǎn)特點(diǎn)，必要時(shí)可采用特種水泥；

b）粗、細(xì)骨料 粗骨料應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的碎石或卵石（斗石），或兩者混和物，嚴(yán)禁選用具有潛在堿活性骨料，當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí)，不得使用含有活性二氧化硅的石料，噴射混凝土中的石子最大粒徑不宜大于15mm，骨料級(jí)配宜采用連續(xù)級(jí)配，按重量計(jì)含泥量不應(yīng)大于1%，泥塊含量不應(yīng)大于0.25%，細(xì)骨料應(yīng)采用堅(jiān)硬、耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5，含水率宜控制在5%～7%，砂中小于0.075mm的顆粒不應(yīng)大于20%，含泥量不應(yīng)大于3%；

c）外加劑 外加劑應(yīng)對(duì)混凝土的強(qiáng)度及圍巖的粘結(jié)力基本無(wú)影響，對(duì)混凝土和鋼材無(wú)腐蝕作用，對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間影響不大（除速凝劑和緩凝劑外），吸濕性差，易于保存，不污染環(huán)境，對(duì)人體無(wú)害，噴射混凝土宜采用液體速凝劑，使用前，應(yīng)做水泥的相容性試驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗(yàn)，并要求初凝時(shí)間不應(yīng)大于5min，終凝不應(yīng)大于10min；

d）水 水質(zhì)應(yīng)符合工程用水的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，一般應(yīng)采用飲用水；

e）鋼纖維 鋼纖維內(nèi)不得含有明顯的銹蝕、油脂及其他妨礙鋼纖維與水泥粘結(jié)的雜質(zhì)，因加工不良造成的粘連片、鐵屑及雜質(zhì)不應(yīng)超過(guò)鋼纖維重量的1%，鋼纖維長(zhǎng)度應(yīng)為20～35mm，并不得大于輸料軟管以及噴嘴內(nèi)徑的0.7倍；

f）合成纖維 噴射混凝土中的合成纖維宜采用聚丙烯纖維，材質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

1.5 人、機(jī)安排

為實(shí)現(xiàn)隧道安全、快速施工的目的，應(yīng)結(jié)合隧道開(kāi)挖進(jìn)度，進(jìn)行施工機(jī)具及勞動(dòng)力的合理配置。配套的生產(chǎn)能力應(yīng)為均衡施工能力的1.2～1.5倍。

濕噴機(jī)的選擇應(yīng)符合以下要求：a）機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，維修方便，易操作，對(duì)集料的級(jí)配和坍落度要求范圍廣；b）密封性能良好，輸料連續(xù)均勻；c）生產(chǎn)率大于5m3/h，允許最大粒徑為15mm；d）輸料距離水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m；e）噴射混凝土?xí)r粉塵含量不大于2mg/m3。

每班噴射手應(yīng)至少配置兩人以上，進(jìn)行輪換及輔助施工，掌握噴頭，檢查噴砼質(zhì)量。

2 混凝土攪拌、運(yùn)輸

濕噴砼攪拌采取全自動(dòng)計(jì)量強(qiáng)制式攪拌機(jī)，施工配料應(yīng)嚴(yán)格按配合比進(jìn)行操作，速凝劑在噴射機(jī)喂料時(shí)加入。

鋼纖維混凝土的攪拌工藝應(yīng)確保鋼纖維在拌合物中分散均勻，不產(chǎn)生結(jié)團(tuán)，宜優(yōu)先采用將鋼纖維、水泥、粗細(xì)骨料先干拌后加水濕拌的方法，且干拌時(shí)間不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗細(xì)骨料和水，在拌合過(guò)程中分散加入鋼纖維的方法。攪拌時(shí)間應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)攪拌試驗(yàn)確定，并應(yīng)較普通混凝土規(guī)定的攪拌時(shí)間延長(zhǎng)1～2min，采用先干拌后加水的攪拌方式時(shí)，干拌時(shí)間不宜小于1.5min，攪拌時(shí)間不宜小于3min。

摻有合成纖維混凝土的攪拌時(shí)間宜為4～5min。攪拌完成后隨機(jī)取樣，如纖維已均勻分散成單絲，則混凝土可投入使用；若仍有成束纖維，則至少延長(zhǎng)攪拌時(shí)間30s才可使用。運(yùn)輸采用砼運(yùn)輸罐車(chē)，隨運(yùn)隨拌。噴射砼時(shí)，多臺(tái)運(yùn)輸車(chē)應(yīng)交替運(yùn)料，以滿(mǎn)足濕噴砼的供應(yīng)。在運(yùn)輸過(guò)程中，要防止混凝土離析、水泥漿流失等現(xiàn)象。

3 噴射作業(yè)

3.1 噴射操作程序

噴射操作程序應(yīng)為：打開(kāi)速凝劑輔助風(fēng)→緩慢打開(kāi)主風(fēng)閥→啟動(dòng)速凝劑計(jì)量泵、主電機(jī)、振動(dòng)器→向料斗加混凝土。

3.2 噴射順序

噴射混凝土作業(yè)應(yīng)采用分段、分片、分層依次進(jìn)行，噴射順序應(yīng)自下而上，分段長(zhǎng)度不宜大于6m。噴射時(shí)先將低洼處大致噴平，再自下而上順序分層、往復(fù)噴射。

3.3 噴射速度

噴射速度要適當(dāng)，以利于混凝土的壓實(shí)。風(fēng)壓過(guò)大，噴射速度增大，回彈增加；風(fēng)壓過(guò)小，噴射速度過(guò)小，壓實(shí)力小，影響噴混凝土強(qiáng)度。因此在開(kāi)機(jī)后要注意觀察風(fēng)壓，起始風(fēng)壓達(dá)到0.5MPa后，才能開(kāi)始操作，并據(jù)噴嘴出料情況調(diào)整風(fēng)壓。一般工作風(fēng)壓：邊墻0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黃土隧道噴射混凝土?xí)r噴射機(jī)的壓力一般不宜大于0.2MPa。

3.4 噴射注意事項(xiàng)

噴射時(shí)使噴嘴與受?chē)娒骈g保持適當(dāng)距離，噴射角度盡可能接近90°，以使獲得最大壓實(shí)和最小回彈。噴嘴與受?chē)娒骈g距宜為1.5～2.0m；噴嘴應(yīng)連續(xù)、緩慢作橫向環(huán)行移動(dòng)，一圈壓半圈，噴射手所畫(huà)的環(huán)形圈，橫向40～60cm，高15～20cm；若受?chē)娒姹讳摷?、鋼筋網(wǎng)覆蓋時(shí)，可將噴嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果噴嘴與受?chē)娒娴慕嵌忍。瑫?huì)形成混凝土物料在受?chē)娒嫔系臐L動(dòng)，產(chǎn)生出凹凸不平的波形噴面，增加回彈量，影響噴混凝土的質(zhì)量。

4 養(yǎng)護(hù)

噴射混凝土終凝2h后，應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。石質(zhì)隧道采用噴霧養(yǎng)護(hù)，黃土隧道采用養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)，不得灑水養(yǎng)護(hù)。

5 安全保證措施

安全保證措施主要有以下幾項(xiàng)：a）噴射混凝土?xí)r，所有操作工人必須帶安全帽，防塵口罩，防塵工作服，雨靴，橡膠手套；b）噴射手控制好風(fēng)壓、噴射距離，避免回彈骨料傷人；c）電線(xiàn)包皮應(yīng)完好，開(kāi)關(guān)應(yīng)裝在固定閘刀盒內(nèi)；d）安全員應(yīng)隨時(shí)觀察地質(zhì)變化，發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)滑塊現(xiàn)象，應(yīng)立即撤離工作面；e）噴漿結(jié)束后，應(yīng)清洗噴射機(jī)及管路，避免堵管炸裂傷人。

6 結(jié)語(yǔ)

噴射混凝土是隧道初期支護(hù)的重要組成部分，也是一種柔性支護(hù)，它的施工質(zhì)量是整個(gè)初期支護(hù)質(zhì)量的關(guān)鍵。