隧道工程噴射混凝土施工質(zhì)量控制與試驗檢測

張建春

摘要：隨著國家交通基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的加大和人們對環(huán)境保護的日益重視，隧道工程建設(shè)呈現(xiàn)較大增長趨勢。據(jù)有關(guān)資料顯示，我國目前是世界上隧道工程最多的國家。其特點主要表現(xiàn)在單孔隧道長度紀錄不斷被刷新；施工技術(shù)難度和技術(shù)含量不斷加大；大斷面、多孔連拱和小凈距隧道不斷出現(xiàn)；高海拔、高寒地區(qū)隧道建設(shè)很突出；各部門有關(guān)隧道的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也逐漸統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：噴射混凝土施工中的質(zhì)量控制回彈量；厚度；檢測等問題的探討

一、噴射混凝土在隧道工程復(fù)合支護中的作用

噴射混凝土是使用混凝土噴射機，按一定的混合程序?qū)接兴倌齽┑募毷炷涟韬土吓c高壓水混合，經(jīng)過噴嘴噴射到巖壁表面，并迅速凝固結(jié)成一層支護結(jié)構(gòu)，從而對圍巖起到支護作用。噴射混凝土是一種新型的支護結(jié)構(gòu)，又是一種新的施工工藝與技術(shù)，它可以根據(jù)需要分次追加厚度，也可以與各種類型的錨桿、鋼纖維、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)等構(gòu)成復(fù)合式支護，具有支護及時、強度高、密實性強、操作簡單、靈活性大等優(yōu)點，特別是在軟弱圍巖地質(zhì)條件下，配合鋼拱架和系統(tǒng)錨桿作為聯(lián)合支護，其優(yōu)點更為明顯。就新奧法原理而言，容許圍巖產(chǎn)生變形，同時在圍巖變形過程中，通過圍巖自承體系和支護結(jié)構(gòu)對圍巖變形進行控制，達到讓圍巖變形的適度釋放而不是徹底釋放的目的。

二、噴射混凝土的施工質(zhì)量控制

1、噴射混凝土原材料質(zhì)量要求

（1）水泥：應(yīng)優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥；在軟弱圍巖中宜選用早強水泥。水泥標(biāo)號不低于42.5級，使用前應(yīng)對強度、安全性、凝結(jié)時間等進行抽樣檢驗。

（2）粗骨料：為防止噴射混凝土過程中堵塞管道，減少回彈量以及保證混凝土支護結(jié)構(gòu)的強度，粗骨料應(yīng)采用堅固耐久的碎石或卵石，粒徑一般不大于15mm。

（3）細骨料：為保證噴射混凝土的強度和減少施工作業(yè)時的粉塵，以及減少混凝土硬化時的收縮裂紋，細骨料應(yīng)用堅硬耐久的中、粗砂，細度模數(shù)一般大于2.5，含水量宜控制在5%-7%。

（4）水：為保證噴射混凝土正常凝結(jié)和硬化及確?；炷恋膹姸群头€(wěn)定性，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量超過1%的水。

（5）外加劑：摻和外加劑之前，應(yīng)做速凝劑與水泥的相容性試驗及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗，保證初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min。應(yīng)注意外加劑的保管，防止受潮變質(zhì)。

2、噴射混凝土配合比的確定

根據(jù)大量工程實踐并結(jié)合有關(guān)技術(shù)規(guī)范，噴射混凝土配合比應(yīng)滿足以下要求：

（1）干集料中水泥與砂石重量比，一般控制在1：4～1：4.5；水泥用量宜控制在350-400kg。

（2）含砂率一般應(yīng)控制在45%～55%。實踐證明，低于45%時易造成堵管，且回彈大；高于55%時強度降低，收縮加大。不宜采用細砂，會影響混凝土強度，增加其收縮開裂等。

（3）水灰比：水灰比一般以0.40-0.45為宜，否則強度降低、回彈增大。

三、噴射混凝土施工的關(guān)鍵技術(shù)

1、噴射混凝土的回彈量控制

從保護環(huán)境和維護工人健康來講，目前大多采用潮噴，其回彈量普遍較大，平均在30%以上，損失較大。筆者通過對多座隧道工程、多個施工隊伍施工情況的分析比較，認為做好以下幾點可以將回彈量控制在15%～24%的范圍。

（1）分段分塊噴射

分段長度不超過6m，分塊大小不超過2m×2m，嚴格接先墻后拱、先下后上的順序進行噴射，以減少混凝土因重力而滑動或脫落。

（2）控制噴嘴距離（噴射距離）和角度

噴射距離在0.6～1.2m時，混凝土回彈量較小，噴射距離過大或過小都會增加回彈量，但噴射手因存在骨料反彈的恐懼心理，要將噴射距離控制在0.6～1.2m較困難，可將噴頭加長到1.2～1.5m，這樣噴射手站在距離噴巖面2.0m左右即可進行噴射。噴嘴與噴巖面應(yīng)盡量垂直，并偏向剛噴射部位（傾斜角控制在10°內(nèi)），這樣不僅回彈量少，而且噴射效果和質(zhì)量更好。

（3）嚴格控制風(fēng)壓、水壓和水灰比

嚴格控制噴射混凝土的水壓、風(fēng)壓、水灰比，保證高壓水能夠從噴槍混合室（噴頭處）內(nèi)壁小孔高速射出，把拌合料迅速拌合均勻，熟練的噴射手通過噴射混凝土表面的光滑度可判定水灰比的大小。理論上講，0.45～0.50的水灰比對噴射混凝土的回彈量和質(zhì)量是有利的。

（4）控制一次噴層厚度和分層噴射的間隔時間

2、噴射混凝土厚度的控制

（1）噴射混凝土的厚度應(yīng)達到設(shè)計厚度和規(guī)范允許的誤差范圍。從施工現(xiàn)場的情況看，個別隧道存在噴射混凝土普遍偏薄的現(xiàn)象，這是有風(fēng)險的。因為初期支護將會和圍巖共同控制同巖變形的釋放，保證下道工序施工安全和隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，是主要受力者。若噴射混凝土出現(xiàn)裂縫，原則上也應(yīng)及時進行補噴和采取其他補強措施，以控制圍巖變形在適度范疇，而不是任其釋放。有人說：“初期支護噴層厚度不夠，可以利用二次襯砌混凝土進行補充”，這種說法只是從隧道總體結(jié)構(gòu)尺寸滿足了要求，但從新奧法施工原理和結(jié)構(gòu)受力機理而言，卻是一大誤區(qū)。

（2）在有鋼拱架作為初期支護的情況下，往往出現(xiàn)鋼拱架處噴層厚，兩鋼拱架間噴層薄，形成縱向波浪型。將會產(chǎn)生：①在圍巖變形較大或局部存在松動圍巖時，可能由于噴層厚度不夠，無法提供足夠抗力而導(dǎo)致噴層出現(xiàn)裂縫甚至掉塊；②在鋪設(shè)防水板后澆筑二次襯砌混凝土?xí)r，易將防水板擠破，可能在初期支護和二次襯砌間形成空洞區(qū)。在全斷面螺旋噴射完成后，及時進行檢查，嚴重不夠的必須及時進行補噴，否則二次襯砌混凝土澆筑后再通過打孔（或預(yù)埋鋼管）注漿填充來處理兩層間的空洞，不僅費時費工，而且還會破壞防水板，造成漏水現(xiàn)象。

（3）對局部噴射混凝土過厚的情況，在掛防水板前一定要將突出部分混凝土剔除。因為這種情況有可能頂破防水板，更有可能在初期支護和二次襯砌之間形成點接觸，造成局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致二次襯砌表面開裂。

3、噴射混凝土強度檢測

目前混凝土強度檢測的方法有模筑試塊法、“回彈一超聲”綜合法、氣壓射釘槍法和切割鉆芯法等。切割鉆芯法制作的試塊接近噴射混凝土的真實情況，盡管比較費事，但作為工程質(zhì)量控制手段，是有必要的。當(dāng)然，施工現(xiàn)場也可通過操作簡單、方便的“回彈一超聲”綜合法和氣壓射釘槍法，加大采集樣本數(shù)據(jù)數(shù)量，以便更加準(zhǔn)確地反映噴射混凝土的平均強度水平和離異性信息。

四、噴射混凝土施工的幾點建議：

1、控制包括水在內(nèi)的各種材料正確計量及水灰比，積極推廣濕噴技術(shù)，達到減少回彈量和粉塵的目的。

2、加強噴射混凝土配合比的調(diào)整和控制，骨料盡量采用連續(xù)級配，加強骨料加工和采集，采取多種措施保證骨料的連續(xù)級配。

3、應(yīng)針對不同等級圍巖單獨進行光面設(shè)計，保證不同圍巖地段光面爆破輪廓圓順，保證開挖質(zhì)量，利于保證噴射混凝土的質(zhì)量，從而達到利于減少噴射混凝土回彈量的目的。

4、采用大板切割對噴射混凝土強度進行檢測。

五、結(jié)束語

在全國公路和鐵路快速發(fā)展、路網(wǎng)等級不斷提高和環(huán)境保護意識日益加強的今天，隧道工程施工更要理論結(jié)合實際，各道工序步步為營，質(zhì)量層層把關(guān)，消除隱患，保證施工順利進行和效益不斷增長。

參考文獻：

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》中華人民共和國交通運輸部發(fā)布 JTG F60-2009

[2]《噴射混凝土施工技術(shù)規(guī)程》冶金工業(yè)出版社 YBJ226-91

[3]《噴射混凝土加固技術(shù)規(guī)程》 中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會 CECS161-2004等