微硅粉在隧道噴射砼施工中的應(yīng)用

趙愛輝　董利云

【摘 要】 目前噴射砼在隧道施工中廣泛使用，但施工中回彈率普遍較高，不但原材料浪費(fèi)嚴(yán)重，施工效率降低，而且過大的回彈率使施工現(xiàn)場空氣中粉塵含量過高，嚴(yán)重威脅到施工人員的職業(yè)健康安全。本文結(jié)合晉豫魯鐵路大通道項(xiàng)目太岳山隧道施工，利用PDCA循環(huán)原理，淺談微硅粉在噴射砼中的應(yīng)用，從而降低回彈率，提高施工效率，提高經(jīng)濟(jì)效益，保障職業(yè)健康安全。

【關(guān)鍵詞】 PDCA循環(huán) 噴射砼 回彈率 微硅粉

1、工程概況

ZNTJ-9標(biāo)太岳山隧道位于山西省臨汾市安澤縣和古縣境內(nèi)，設(shè)計(jì)為單洞雙線大斷面結(jié)構(gòu)，起止里程為DK392+930—DK409+124，全長16194m；隧道最大埋深約300m，最小埋深約5米，屬于長大隧道，除進(jìn)出口外，另設(shè)4座斜井作為輔助坑道。全隧道均采用復(fù)合式襯砌，即初期支護(hù)和二次襯砌組成，對(duì)于Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖的初期支護(hù)由帶8字結(jié)的格柵拱架（或工字鋼鋼架）、鋼筋網(wǎng)片、徑向錨桿、噴射砼組成，對(duì)于Ⅲ級(jí)圍巖的初期支護(hù)采用鋼筋網(wǎng)片、徑向錨桿和噴射砼組成。

2、PDCA循環(huán)

PDCA循環(huán)又叫戴明環(huán)，是美國質(zhì)量管理專家戴明博士首先提出的，它是全面質(zhì)量管理所應(yīng)遵循的科學(xué)程序。全面質(zhì)量管理活動(dòng)的全部過程，就是質(zhì)量計(jì)劃的制訂和組織實(shí)現(xiàn)的過程，這個(gè)過程就是按照PDCA循環(huán)，不停頓地周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)的。

PDCA是英語單詞plan（計(jì)劃）、do（實(shí)施）、check（檢查）和action（處理）的第一個(gè)字母，P是計(jì)劃，D是實(shí)施，C是檢查，A是處理。

第一階段是計(jì)劃，包括方針、目標(biāo)、活動(dòng)計(jì)劃、管理項(xiàng)目等。

第二階段是實(shí)施，即按照計(jì)劃的要求去干。

第三階段是檢查，檢查是否按規(guī)定的要求去干，哪些干對(duì)了，哪些沒有干對(duì)，哪些有效果，哪些沒有效果，并找出異常情況的原因。

第四階段是處理，就是說，要把成功的經(jīng)驗(yàn)肯定下來，變成標(biāo)準(zhǔn)，以后就按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去做。失敗的教訓(xùn)也要加以總結(jié)，使它成為標(biāo)準(zhǔn)，防止以后再發(fā)生。沒有解決的遺留問題反映到下一個(gè)循環(huán)中去。

2.1 計(jì)劃階段（P）

a、現(xiàn)狀（圖1）

b、原因分析

材料浪費(fèi)大，空氣中粉塵含量高，噴射時(shí)間長，對(duì)施工人員健康照成極大傷害。影響噴射砼回彈量的原因進(jìn)行分析，經(jīng)整理后見（圖2）：

c、制定對(duì)策（圖3）

2.2 實(shí)施階段（D）

a、提高思想意識(shí)

（1）提高思想意識(shí)，加強(qiáng)責(zé)任心

進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)職業(yè)健康衛(wèi)生，以改善隧道掌子面施工環(huán)境，保護(hù)作業(yè)人員身體健康和增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)為目的；以加快工序循環(huán)，減少噴射砼材料浪費(fèi)，確保按照建設(shè)單位要求的工期內(nèi)順利完工為目的，系統(tǒng)的分析，采取光面爆破，降低炸藥用量，盡量控制拱部水平圍巖超挖，從而減小噴射砼厚度，節(jié)約材料用量，節(jié)約噴砼時(shí)間，達(dá)到加快工序循環(huán)，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

（2）明確目標(biāo)，加大獎(jiǎng)罰力度

開展太岳山隧道勞動(dòng)競賽，讓作業(yè)工人有明確的目標(biāo)，并設(shè)定目標(biāo)達(dá)到后的獎(jiǎng)勵(lì)措施。項(xiàng)目部的技術(shù)人員和質(zhì)檢人員應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，所有考核應(yīng)以安全質(zhì)量和進(jìn)度為中心。對(duì)在規(guī)定的工序循環(huán)時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)的班組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)不按項(xiàng)目部技術(shù)要求作業(yè)且質(zhì)量控制差的班組進(jìn)行教育或處罰。

b、教育與培訓(xùn)，下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書

由項(xiàng)目部建立學(xué)習(xí)交流機(jī)制，對(duì)施工的具體的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)考核，對(duì)施工隊(duì)要不斷的進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和幫助，加強(qiáng)交流并及時(shí)反饋改進(jìn)情況。具體需要改進(jìn)的方面有：原材料的控制，微硅粉的使用，工藝參數(shù)的選擇，施工操作的規(guī)范化與熟練程度。由工程部和試驗(yàn)室對(duì)各項(xiàng)控制數(shù)據(jù)、施工工藝和具體施工對(duì)策進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)，下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書。

（1）原材料的控制

為加快噴射砼速度，減少回彈，改善作業(yè)環(huán)境，原材料的選擇原則為既能滿足工程要求，又能符合經(jīng)濟(jì)效益，具體要求為：

水泥型號(hào)的選用：普通硅酸鹽P·O 42.5。

粗集料的選用：碎石 5～10mm，含泥量小于1%、泥塊含量小于0.2%、針片狀小于10%，且顆粒均勻。

細(xì)集料的選用：細(xì)度模數(shù)宜在Mx=2.5～2.8之間，含泥量小于3%、泥塊含量小于0.5%的潔凈河砂為宜。

速凝劑的選用：選用初凝時(shí)間小于5分鐘、終凝時(shí)間小于10分鐘，摻量控制在2%～4%之間為宜。

新型材料微硅粉的摻加：微硅粉摻量為膠凝材料（水泥）用量的10%—13%。

1）通過使用硅灰，可使噴射混凝土的性能和生產(chǎn)技術(shù)獲得以下提高：

2）在干拌的噴射混凝土中減少了回彈量，可使頂面和垂直面上的回彈料減少50%左右，從而提高了材料的經(jīng)濟(jì)效益。

3）不用速凝劑即可提高頂面和垂直面的單層噴射厚度，從而提高了生產(chǎn)效率。

4）噴射混凝土的早期和后期的抗彎和抗壓強(qiáng)度均有所提高。

5）對(duì)氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、酸和堿-骨料反應(yīng)的化學(xué)侵蝕均增強(qiáng)了抵抗能力。

6）可以有效減少空氣中粉塵含量，作業(yè)環(huán)境大大改善。

噴射砼混合料隨伴隨用，嚴(yán)禁把回彈料重新作為噴射砼使用。

（2）工藝參數(shù)的選擇與確定

首先查閱有關(guān)技術(shù)資料，熟悉工藝流程，見（圖4）：

噴射砼作業(yè)時(shí)，噴頭應(yīng)垂直巖面，噴頭局巖面距離0.6m-1.2m，噴射時(shí)，噴頭做螺旋形運(yùn)動(dòng)，噴射機(jī)工作壓力控制在0.1-0.15MPa。

噴射作業(yè)分段、分片依次進(jìn)行，噴射順序由下至上，每次作業(yè)區(qū)段長度不超過6m。

一次噴射厚度根據(jù)設(shè)計(jì)厚度和噴射部位確定，初噴厚度為40mm—60mm，復(fù)噴一次噴射厚度拱部不大于100mm、邊墻不大于150mm。初噴著重填平補(bǔ)齊，將小的凹坑填圓順。

2.3 檢查階段（C）

針對(duì)可能影響噴射砼回彈的因素采取對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施通過對(duì)改進(jìn)后的回彈量做抽樣檢查，并對(duì)所采集的回彈數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，大部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)在目標(biāo)范圍內(nèi)變化，只有個(gè)別數(shù)據(jù)超出，但只是偶然因素，噴射砼施工過程沒有異常情況，達(dá)到了我們預(yù)定的目標(biāo)。

2.4 總結(jié)階段（A）

經(jīng)過相關(guān)人員的共同努力，我們從影響噴射砼回彈率的關(guān)鍵因素入手，不斷的探討、現(xiàn)場試驗(yàn)，逐一進(jìn)行解決，確定了噴砼施工的參數(shù)的范圍，達(dá)到了預(yù)期的效果，通過PDCA循環(huán)我們有以下幾點(diǎn)收獲：

a、隧道拱部未摻加微硅粉的噴射混凝土回彈率為42.7%，摻入微硅粉后可減少到21.4%。隧道邊墻未摻加微硅粉的噴射混凝土回彈率為45.5%，摻入微硅粉后可降低到22.8%。微硅粉的使用，大大減少了噴射砼回彈率，大大節(jié)約了材料創(chuàng)造了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

b、微硅粉的使用，一次噴射單層厚度大大增加，有效提高了工作效率，加快了施工進(jìn)度，保證了晉豫魯鐵路大通道的如期開通，有很大的社會(huì)效益。

c、微硅粉的使用，使混合料更均勻，有效降低了空氣中粉塵的含量，大大改善了隧道作業(yè)環(huán)境，保證了作業(yè)人員的職業(yè)健康安全。

d、微硅粉的使用，提高了噴射混凝土的抗壓和抗彎強(qiáng)度，可以有效抵抗軟弱圍巖的變形和沉降，確保了隧道施工安全。

e、現(xiàn)場具體的操作人員的質(zhì)量意識(shí)、技術(shù)水平和熟練程度都在很大的程度上決定著施工質(zhì)量。通過一系列的培訓(xùn)教育、引導(dǎo)和對(duì)話交流，大大提高了施工人員的基本素質(zhì)、技能和積極性，改善了管理人員和施工人員之間的關(guān)系，這對(duì)于一個(gè)企業(yè)的發(fā)展是十分重要的。

3、結(jié)束語

工藝的改進(jìn)是一個(gè)長期的過程，積極尋求更合理、更經(jīng)濟(jì)、更快速的施工工藝，積極探索新型建筑材料，通過運(yùn)用PDCA循環(huán)成功達(dá)到降低噴射砼回彈，改善隧道內(nèi)作業(yè)環(huán)境，加快工序循環(huán)，從而創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 《戴明論質(zhì)量管理》【美】W-愛德華茲-戴明 海南出版社，2003.7