如何保證隧道噴射混凝土的質(zhì)量

成小紅

(山西省公路局呂梁分局，山西呂梁 033000)

隨著公路事業(yè)的快速發(fā)展，公路隧道工程作為一個(gè)重要的交通設(shè)施組成部分也得到了快速的發(fā)展。隧道噴射混凝土是隧道初期支護(hù)的重要組成部分，是確保隧道整體質(zhì)量及洞內(nèi)施工安全的重要保障，如何做好噴射混凝土質(zhì)量控制，本人根據(jù)臨離高速兩年來(lái)對(duì)隧道噴射混凝土施工質(zhì)量控制的經(jīng)驗(yàn)，做一些淺析。

噴射混凝土與普通混凝土澆筑相比有很多優(yōu)點(diǎn)，噴射混凝土早期強(qiáng)度較高，達(dá)到一定強(qiáng)度后可以使錨桿、鋼拱架、噴射混凝土等形成剛性圍護(hù)結(jié)構(gòu)，有效抵抗四周?chē)鷰r的變形，有助于圍巖自身承載能力的發(fā)揮。噴射混凝土的抗?jié)B性能、早期強(qiáng)度、抗疲勞和抗壓強(qiáng)度都有較大的提高。在施工工藝方面，噴射混凝土施工相當(dāng)于混凝土的振搗、澆筑和運(yùn)輸?shù)裙ば蛲竭M(jìn)行，不必進(jìn)行模板支護(hù)，施工方法簡(jiǎn)單、快捷，施工速度快，能夠大幅度降低工程造價(jià)，同時(shí)施工初期，噴射混凝土可以認(rèn)為是柔性結(jié)構(gòu)，在一定范圍內(nèi)可以適度釋放圍巖應(yīng)變。不同噴射工藝方法的主要區(qū)別是投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時(shí)機(jī)不同。

噴射混凝土施工工藝有:干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。

1)干噴:水泥、砂及最大粒徑小于16 mm的石子按一定比例均勻拌和后，裝入噴射機(jī)，用壓縮空氣將干混合料沿管路輸送至噴頭處，與水混合并以40 m/s～60 m/s的高速噴射至作業(yè)面上。

2)潮噴:是將骨料先預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀，再加水泥拌和，從而降低上料、拌料和噴射時(shí)的粉塵。大量的水仍是在噴頭處加入和噴出的，其噴射工藝流程和使用機(jī)械與干噴工藝基本相同，目前施工現(xiàn)場(chǎng)較多使用的是潮噴工藝。

3)濕噴:將原材料預(yù)先加水拌和后噴射。噴射混凝土施工時(shí)，水泥顆粒與集料互相撞擊，連續(xù)擠壓，以及采用較小的水灰比，從而使混凝土具有足夠的密實(shí)性、較高的強(qiáng)度和較好的耐久性。

4)混合噴射:混合噴射是兩種工藝相結(jié)合的噴射混凝土施工工藝，是將分次投料攪拌工藝與噴射工藝相結(jié)合，技術(shù)核心是水泥裹砂(或砂、石)造殼技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是混合噴射工藝使用的主要機(jī)械設(shè)備與干噴工藝基本相同，混凝土的質(zhì)量較干噴混凝土質(zhì)量好，且粉塵和回彈率有大幅度降低。缺點(diǎn)是使用機(jī)械數(shù)量較多，工藝較復(fù)雜，機(jī)械清洗和故障處理很繁瑣。因此混合噴射工藝一般只在噴射混凝土量大和大斷面隧道工程中應(yīng)用。

1 噴射混凝土施工工藝的選擇

由于噴射混凝土強(qiáng)度受?chē)娚涔に嚨南拗?，根?jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的要求，選擇相應(yīng)的噴射工藝，本項(xiàng)目采用潮噴工藝。

2 原材料的選擇和要求

1)水泥選用與速凝劑相容性好，能速凝、快硬、具有強(qiáng)度高、抗?jié)B性和耐久性好的普通硅酸鹽水泥P.O42.5。

2)粗骨料:粗骨料采用0 mm～16 mm連續(xù)級(jí)配堅(jiān)硬耐久的碎石，控制碎石的含泥量1.0%以內(nèi)，泥塊含量0.25%以內(nèi)，針、片狀顆粒15%以內(nèi)，過(guò)篩并按質(zhì)量配合比過(guò)稱。

3)細(xì)骨料:我們采用當(dāng)?shù)丶?xì)度模數(shù)大于2.5，堅(jiān)硬耐久的中粗砂，將含泥量控制在3.0%以內(nèi)，泥塊含量控制在1.0%以內(nèi)。

4)外加劑:采用液體速凝劑和引氣型減水劑從而減少混凝土的用水量和提高抗?jié)B、抗凍性能，使用具有合格證并經(jīng)檢驗(yàn)的產(chǎn)品。因外加劑存在著人體造成一定的危害可能，為了減少對(duì)施工人員危害，我們采用了危害性很小的外加劑，在添加外加劑之前，進(jìn)行了外加劑與水的相溶性試驗(yàn)及水泥凈漿速凝試驗(yàn)，對(duì)于速凝劑的試驗(yàn)，初凝時(shí)間不超過(guò)5 min。終凝時(shí)間不超過(guò)10 min，速凝劑干燥無(wú)受潮變質(zhì)現(xiàn)象。

5)嚴(yán)格控制拌和用水，以飲用水作為拌合用水，pH值為5.5，含硫酸鹽量小于1%，不含影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)。

6)坍落度的控制:噴射土的坍落度影響混凝土的流動(dòng)性和粘聚性，噴射前對(duì)噴射混凝土的坍落度進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)不同坍落度的混凝土進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試噴，在邊墻部位進(jìn)行測(cè)試，噴射不均勻，回彈量和粉塵較大，施工效果差;坍落度過(guò)大噴射較順利，容易開(kāi)裂，影響強(qiáng)度;經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出坍落度在10 cm。

3 噴射混凝土配合比的設(shè)計(jì)及要求

噴射混凝土需要根據(jù)其施工工藝來(lái)選擇相適應(yīng)的噴射混凝土的配合比。

1)水泥，為了強(qiáng)度及耐久性的要求，選用普通硅酸鹽水泥42.5根據(jù)試驗(yàn)確定水泥用量375 kg/m3～400 kg/m3。水泥與砂石重量比一般為1∶4 ～1∶4.5。

2)砂率，選用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，砂率采用45%～55%(根據(jù)噴射混凝土的骨料級(jí)配區(qū)間和砂、石的實(shí)際級(jí)配情況確定施工所采用的砂率)。

3)水灰比采用0.42～0.50(保證混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性能，同時(shí)減少回彈和粉塵)。

4)速凝劑和減水劑的添加符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程的要求，并通過(guò)試驗(yàn)確定，速凝劑摻量控制到6%以內(nèi)。

4 混凝土的拌制及要求

計(jì)量上采用配料機(jī)配料，電子計(jì)量，嚴(yán)格按照施工配合比計(jì)量:1)稱量的偏差控制在:水泥、外加劑和水均在±2%;砂、石均在±3%。2)采用容量小于400 L的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間不少于120 s。3)混凝土拌合物應(yīng)隨拌隨用，拌合物在運(yùn)輸過(guò)程中嚴(yán)防雨水等雜物混入，停放時(shí)間不超過(guò)30 min，否則在裝入噴射機(jī)前應(yīng)再次攪拌，以減少坍落度的損失，同時(shí)在混凝土拌合物裝入噴射機(jī)前要過(guò)篩。

5 噴射前重點(diǎn)檢查的項(xiàng)目

1)安全閥靈敏可靠;

2)電源線無(wú)破裂現(xiàn)象，接線牢靠;

3)各部密封件密封良好，對(duì)橡膠結(jié)合板和旋轉(zhuǎn)板出現(xiàn)的明顯溝槽及時(shí)修復(fù);

4)壓力表指針在上、下限之間，根據(jù)輸送距離，調(diào)整上限壓力的極限值;

5)噴槍水環(huán)(包括雙水環(huán))的孔眼暢通;

6)對(duì)噴射所使用的各種機(jī)械設(shè)備、配套的各種風(fēng)、水管路、輸料管路及電纜、線路和通風(fēng)等系統(tǒng)進(jìn)行了全面的檢查和試運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠;

7)檢查速凝劑箱液面高度，調(diào)節(jié)計(jì)量泵使速凝劑添加比例符合混凝土配合比的設(shè)計(jì);

8)檢查壓力控制器的動(dòng)作壓力與輸送距離等有關(guān)參數(shù)相適應(yīng);

9)關(guān)閉風(fēng)閥時(shí)，系統(tǒng)風(fēng)壓表顯示值達(dá)到工作壓力;

10)對(duì)受?chē)娒嬗械嗡?、淋水，有明顯出水點(diǎn)現(xiàn)象，要埋設(shè)導(dǎo)管排水，對(duì)導(dǎo)水效果不好的含水層，埋設(shè)盲溝排水。

6 噴射施工作業(yè)的控制及要求

投料:

第一次投料先將砂子預(yù)濕，含水量控制在6%～8%，將100 kg水泥∶砂(以干料計(jì)，按配合比設(shè)計(jì)的砂與水泥之比)，S×100 kg。投入攪拌機(jī)拌合2 min左右;第二次投料將石子(以干料計(jì)，按配合比設(shè)計(jì)的石子與水泥之比)G×100 kg，攪拌機(jī)拌合1.5 min～2 min，出料后迅速運(yùn)至噴射機(jī)進(jìn)料斗附近。

噴射工藝:

1)噴射作業(yè)分段、分片由下而上順序進(jìn)行，每段長(zhǎng)度不超過(guò)6 m。噴射時(shí)按先墻后拱(拱部從拱腳開(kāi)始，邊墻從墻角開(kāi)始)。

2)本工程為保證質(zhì)量采用分層噴射，下一層噴射要在前一層混凝土終凝后方能進(jìn)行噴射施工，如終凝超過(guò)1 h后再進(jìn)行噴射時(shí)，先用風(fēng)或水清洗噴層表面，使層與層之間緊密結(jié)合。

3)噴射作業(yè)緊跟開(kāi)挖工作面，混凝土終凝到下一循環(huán)放炮時(shí)間的3 h以上。

4)噴射司機(jī)的操作遵守下列規(guī)定:

a.作業(yè)開(kāi)始時(shí)，打開(kāi)速凝劑輔助風(fēng)→緩慢打開(kāi)主風(fēng)閥送風(fēng)→依次啟動(dòng)速凝劑計(jì)量泵、主電機(jī)和振動(dòng)器→向料斗加料;停機(jī)時(shí)，待料斗中混凝土輸完時(shí)，關(guān)主電機(jī)→關(guān)振動(dòng)電機(jī)→關(guān)速凝劑計(jì)量泵→關(guān)主風(fēng)閥→關(guān)速凝劑輔助風(fēng)閥。b.向噴射機(jī)供料要均勻、連續(xù)適中，始終保持進(jìn)料斗中有一定的貯料量，及時(shí)清除振動(dòng)篩上粒徑大于15 mm的粗集料和其他異物。c.噴射作業(yè)一旦堵管、中斷，要立即停主電機(jī)和振動(dòng)器，再關(guān)風(fēng)，等管路疏通和清除故障后再開(kāi)機(jī);當(dāng)噴嘴出料突然出現(xiàn)脈沖時(shí)，暫時(shí)關(guān)閉主電機(jī)和振動(dòng)器(主風(fēng)閥不關(guān)閉)，待管路暢通后再開(kāi)機(jī)。d.噴射作業(yè)完畢，清洗氣料混合倉(cāng)、混凝土管道、速凝劑管道和料斗及噴射機(jī)表面。

5)噴射司機(jī)確認(rèn)噴頭具有良好的工作性能，保持噴頭與受?chē)娒娲怪?，保?.8 m～2.0 m的距離;噴射應(yīng)分段分片自下而上進(jìn)行，噴嘴要保持均勻地呈螺旋形轉(zhuǎn)動(dòng)。

7 噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)及要求

1)最后一次噴射的混凝土終凝2 h后，立即噴水養(yǎng)護(hù)，壓力以防止沖壞噴射混凝土防護(hù)層表面為宜，每天至少噴水5次。養(yǎng)護(hù)時(shí)間14 d以上。

2)在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均等不良現(xiàn)象時(shí)，要分析原因，采取措施進(jìn)行補(bǔ)修。

3)養(yǎng)護(hù)時(shí)保持混凝土表面略潮濕即可。

總之，為了確保隧道噴射混凝土的整體質(zhì)量，施工人員要高度重視，認(rèn)真對(duì)待。從對(duì)噴射混凝土的工藝選擇開(kāi)始，到對(duì)原材料的要求、噴射混凝土配合比的設(shè)計(jì)、混凝土的拌制、噴射作業(yè)的控制、噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)等各個(gè)方面進(jìn)行認(rèn)真的選擇與分析，制定好具體的方案及措施。嚴(yán)格用于施工中，才能確保隧道噴射混凝土的整體質(zhì)量。

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