隧道施工中掛模濕噴混凝土技術(shù)的應(yīng)用研究

謝朝葉

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

1 掛膜濕噴混凝土的技術(shù)原理與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 易于控制配合比

濕噴混凝土技術(shù)將用于濕噴的混凝土按照一定生產(chǎn)工藝生產(chǎn)后送入濕噴機(jī)中，能夠使混凝配合比始終處于受控狀態(tài)，有利于保證施工質(zhì)量。

1.2 回彈率低

根據(jù)測(cè)試結(jié)果顯示，濕噴混凝土的回彈率為15%左右，僅為干噴混凝土回彈率的1/3，有利于降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效益。

1.3 粉塵濃度低

在噴射混凝土施工時(shí)，粉塵濃度越高，隧道內(nèi)能見度就越低，從而導(dǎo)致操作人員難以控制噴射混凝土的質(zhì)量。而濕噴噴嘴旁的粉塵濃度比潮噴噴嘴與干噴噴嘴旁的粉塵濃度低，有利于操作人員保證噴射數(shù)量和質(zhì)量，避免造成浪費(fèi)。

1.4 生產(chǎn)效率高

濕式混凝土噴射機(jī)的人工作業(yè)，每小時(shí)可噴射7～9 m3;若采用噴射機(jī)械手作業(yè)，每小時(shí)則可噴射15～18 m3，與干式混凝土噴射機(jī)相比，可提高2～3倍的生產(chǎn)效率。

1.5 損耗小

干式噴射機(jī)具備體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清洗方便的特點(diǎn)，但是其結(jié)合板的磨損較為嚴(yán)重。而濕式噴射機(jī)雖然體積大、構(gòu)造復(fù)雜、需動(dòng)力設(shè)備牽引，但是其結(jié)合板的磨損程度小，有利于降低設(shè)備材料損耗。

2 掛膜濕噴混凝土技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用

2.1 配合比設(shè)計(jì)

(1)膠骨比。水泥與骨料之間的比例應(yīng)當(dāng)在1∶4～1∶5之間，若是水泥用量過多或是過少，都可能會(huì)對(duì)硬化后的混凝土質(zhì)量有所影響，同時(shí)，通過對(duì)膠骨比的控制，還能起到控制回彈量和混凝土初期強(qiáng)度的作用。

(2)砂率。其最為主要的作用是對(duì)混凝土中鋼纖維的分散程度進(jìn)行支配，并且還能對(duì)回彈料中的成分比例有所影響。工程實(shí)踐表明，砂率越大對(duì)施工越有利，若是工程沒有特殊要求，骨料當(dāng)中砂的比率可以控制在55%左右。

(3)坍落度。在掛膜濕噴混凝土施工中，混凝土的坍落度控制比較重要，按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，盡可能將混凝土的坍落度控制在8～18 mm這一范圍之內(nèi)。

(4)水灰比。這是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵性指標(biāo)之一，通過對(duì)水灰比進(jìn)行有效的控制，可以確保硬化后的水泥結(jié)構(gòu)達(dá)到較高的致密性，并且還能保證混凝土表面的平整度。

2.2 施工前期準(zhǔn)備

在掛膜噴射混凝土前，需要先對(duì)隧道表面進(jìn)行處理，具體做法是將位于隧道表面上的松動(dòng)石塊清除干凈，然后再用高壓水槍對(duì)圍巖表面進(jìn)行沖洗，直至圍巖上無(wú)雜物即可;圍巖表面清理工作完畢之后，巖面上會(huì)留存少量的水，此時(shí)可以采取帶有小孔的排水管并將之牢靠固定于型鋼拱架身上，當(dāng)混凝土噴射完畢后，便可形成永久性排水孔;粗細(xì)骨料應(yīng)當(dāng)分開放置，并采取相應(yīng)的防雨防潮措施;施工開始前，需要對(duì)濕噴機(jī)具進(jìn)行檢查，看其性能是否完好，能否正常工作，可將檢查的重點(diǎn)放在機(jī)械開關(guān)和管路接頭上;按照實(shí)際工程量，將適量的液體速凝劑加入到濕噴機(jī)當(dāng)中，并依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的配合比對(duì)計(jì)量表盤進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此來(lái)確保速凝劑的用量滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 攪拌與運(yùn)輸

可以采用全自動(dòng)計(jì)量式攪拌機(jī)對(duì)拌合料進(jìn)行攪拌，并按照設(shè)計(jì)配合比向混合料中加入各種輔助材料，其中鋼纖維可以直接添加到骨料當(dāng)中，攪拌時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在3 min以內(nèi)，由于鋼纖維遇水之后會(huì)在較短的時(shí)間溶解，所以其能夠均勻地分布在混合料當(dāng)中;對(duì)于攪拌好的混合料可以采用罐車進(jìn)行運(yùn)輸，并在運(yùn)輸?shù)倪^程中繼續(xù)攪拌，這樣可以避免因運(yùn)輸過長(zhǎng)混合料出現(xiàn)離析現(xiàn)象。為了確保混凝土噴射不間斷，需要至少配備兩臺(tái)運(yùn)輸罐車連續(xù)運(yùn)料。

2.4 施工技術(shù)要點(diǎn)

(1)操作人員在對(duì)混凝土噴射機(jī)進(jìn)行操作的過程中，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程的要求進(jìn)行施工。由于噴射的過程中，液體速凝劑會(huì)在噴嘴位置處形成霧化現(xiàn)象，而且還會(huì)和混凝土結(jié)合，并發(fā)生反應(yīng)，所以當(dāng)混凝土噴射到圍巖表面時(shí)，會(huì)在2～3 min左右的時(shí)間內(nèi)完成初凝，并在10 min內(nèi)終凝，故此，在噴射時(shí)必須對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行有效控制，噴拱時(shí)應(yīng)當(dāng)將坍落度控制在8～10 cm之內(nèi)，邊墻噴射時(shí)則應(yīng)當(dāng)控制在12～16 cm以內(nèi)。

(2)模板的設(shè)計(jì)和安裝是掛膜濕噴技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在對(duì)模板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循易于拆裝的原則;安裝模板時(shí)，可以借助直卡和彎鉤卡將模板牢靠固定在工字鋼拱架上。

(3)在進(jìn)行掛膜濕噴混凝土?xí)r，應(yīng)當(dāng)對(duì)以下幾點(diǎn)加以注意:在安裝架立型鋼拱架時(shí)，控制好型鋼拱架的間距，一般間距為60 cm。在安裝架立完成后，直接進(jìn)行初噴施工。初噴施工要保證噴射混凝土的完整性、均勻性，并要求混凝土與巖面緊密結(jié)合，將混凝土噴射厚度控制在3 cm;在完成第1榀型鋼拱架的安裝架立時(shí)，應(yīng)當(dāng)安裝1塊高度為25 cm的模板，采取左右對(duì)稱交替的施工方式進(jìn)行施工;噴射混凝土作業(yè)時(shí)，既要保證噴嘴對(duì)準(zhǔn)混凝土倉(cāng)面，也要保證噴嘴垂直于巖面;由于模板易于安裝和拆卸，所以可在混凝土噴射施工時(shí)，采取邊噴射邊拆除或安裝模板的施工工藝;在施工中，利用高壓風(fēng)將混凝土噴射到巖面后，要將混凝土擠壓密實(shí)，確?；炷粮叨瓤刂圃?00 cm，并且要求混凝土噴射施工始終處于連續(xù)施工狀態(tài)，以保證施工質(zhì)量;拱頂噴射應(yīng)當(dāng)至少進(jìn)行3～4次，直至混凝土噴滿為止，最后封口密實(shí)即可。

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