高速公路隧道濕噴高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)研究

趙科虎

摘要：在當(dāng)前的高速公路隧道施工中，技術(shù)至關(guān)重要，也出現(xiàn)了各種施工方式，其中濕噴高性能混凝土在實(shí)際項(xiàng)目中得到了廣泛的發(fā)展應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢顯著，操作效率高。出現(xiàn)的粉塵濃度偏低。通過與其他設(shè)備混合使用提升了操作水平，這也是其廣泛應(yīng)用的原因。本文針對高速公路隧道濕噴高性能混凝土，提出其密實(shí)機(jī)理與主要特點(diǎn)，討論施工設(shè)備與配置混凝土比例，并科學(xué)研究了施工技術(shù)要領(lǐng)。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；濕噴高性能混凝土；應(yīng)用技術(shù)

高性能混凝土廣泛應(yīng)用在高速公路項(xiàng)目建設(shè)中，提高了建設(shè)強(qiáng)度，有效完善了耐久性。在目前隧道施工中已經(jīng)普及應(yīng)用噴射混凝土，但由于其成型方法降低了密實(shí)度、后期強(qiáng)度和耐久性，對發(fā)揮承載結(jié)構(gòu)功能造成嚴(yán)重影響。而高性能噴射混凝土可以提升密實(shí)度，保證強(qiáng)度，通過優(yōu)化配合比，節(jié)省使用水泥量，降低了建設(shè)成本。

一、特點(diǎn)與密實(shí)機(jī)理

在隧道建設(shè)中普遍采取噴錨網(wǎng)支護(hù)，持續(xù)不斷提升支撐力，轉(zhuǎn)變圍巖的受力情況，避免工程出現(xiàn)快速變形問題，防止圍巖發(fā)生松散與脫落，提升了穩(wěn)定水平。由于具備極強(qiáng)的封閉性能，有效緩解空氣潮濕度，避免巖體因遭遇較大侵蝕出現(xiàn)的潮解和膨脹物質(zhì)，幫助巖體提高固有能力。

第一，支撐作用。早期強(qiáng)度相對較高，支護(hù)操作中配合錨桿應(yīng)用，對錨固區(qū)圍巖的離層、滑動(dòng)等變形和損壞現(xiàn)象有效控制，一定程度提升了高噴毛渠的巖體強(qiáng)度、粘聚力等，改進(jìn)產(chǎn)生塑性變形與破碎巖體的力學(xué)特點(diǎn)，提升強(qiáng)度，使巖體產(chǎn)生變形特點(diǎn)，保證了圍巖的完整度，提升穩(wěn)定能力。第二，填充與隔離作用。由于擁有較好的流動(dòng)性，并向巖壁高度噴射，在巖石縫隙中擠入砂漿與細(xì)料，形成填充效應(yīng)。第三，轉(zhuǎn)化應(yīng)力作用。減輕受拉范圍產(chǎn)生的拉應(yīng)力，提高抗拉能力[1]。

二、施工前的設(shè)備與混凝土試驗(yàn)

（一）施工利用的設(shè)備

第一，混凝土攪拌站。可以將水泥混凝土的原料—水、砂、石料、水泥和外加劑等，按預(yù)先設(shè)定的配比，通過輸送、上料、儲(chǔ)存、配料、稱量、攪拌，生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的成品混凝土。作為制備混凝土的成套專用機(jī)械，由于整機(jī)操作通過計(jì)算機(jī)控制，不僅拌和性能優(yōu)良，而且設(shè)備操作簡單，可以清楚了解各部件的運(yùn)行情況，保證拌和計(jì)量的準(zhǔn)確和操作性能的穩(wěn)定。

第二，濕噴臺(tái)車。作為隧道混凝土支護(hù)施工的關(guān)鍵設(shè)備，濕噴臺(tái)車?yán)闷洫?dú)特的混凝土噴射控制系統(tǒng)，可以提供高效率、高產(chǎn)品、高質(zhì)量的混凝土噴射。

（二）配比設(shè)計(jì)與優(yōu)化

在設(shè)計(jì)配制比例過程中，科學(xué)設(shè)置普通混凝土噴射比例，根據(jù)初期支護(hù)操作使用的強(qiáng)度要求，在假定容重的前提下，明確水泥質(zhì)量比，添加砂子量，速凝劑比例，經(jīng)過試驗(yàn)分析明確這部分條件滿足操作條件，在這一操作的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)高性能操作方案中摻入粉煤灰和硅粉，并采取正交試驗(yàn)與貫入方法，對不同抗壓強(qiáng)度方案合理配置，明確水膠比和材料總量[2]。

三、施工技術(shù)要領(lǐng)

（一）準(zhǔn)備工作

在實(shí)際操作中，為了對噴射操作有序進(jìn)行，防止由于缺少準(zhǔn)備而發(fā)生停止操作問題。在正式實(shí)施之前應(yīng)安排好材料與設(shè)備。

認(rèn)真清理噴面。在操作之前，需要嚴(yán)格檢查受噴表面與拱腳位置，徹底清除表面松動(dòng)的土石塊、浮渣以及松散土層等雜物。

認(rèn)真檢查操作中應(yīng)用的設(shè)備和物料等。在開始攪拌操作之前，應(yīng)根據(jù)使用混凝土施工要求根據(jù)科學(xué)比例對攪拌材料的加入量合理計(jì)算，若沒有準(zhǔn)備好攪拌操作所需物料應(yīng)禁止開始工作，避免發(fā)生攪拌操作中準(zhǔn)備物料問題[3]。

設(shè)計(jì)噴射混凝土的厚度。這是一個(gè)非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，也是噴射操作質(zhì)量達(dá)標(biāo)與否的關(guān)鍵，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)分析，由于噴層與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不符，完成操作以后承受負(fù)荷的能力不能達(dá)到規(guī)定要求引發(fā)裂縫問題，甚至?xí)麎K脫落混凝土。因此，必須通過科學(xué)手段保證噴射厚度，這也是至關(guān)重要的內(nèi)容。

此外，還要認(rèn)真處理滲水問題。在操作中，由于存在較大的巖體系列裂縫，出現(xiàn)十分常見的滲水現(xiàn)象，在一部分區(qū)域產(chǎn)生成股下流現(xiàn)象，在噴射操作之前，快速解決滴水和滲流問題。

（二）噴射工藝

操作之前通過高壓風(fēng)與水反復(fù)沖刷巖面。從隧道拱頂開始沖洗，由上至下直到對側(cè)壁頂部沖洗。結(jié)果表明，巖面在潔凈濕潤的情況下可以很好的粘結(jié)混凝土。噴射順序應(yīng)從最低處隧道開始從下至上操作，避免回彈料對沖洗干凈的巖面造成污染，從而影響質(zhì)量。

噴嘴到巖面應(yīng)保證固定不變的1m距離，所以風(fēng)壓、速凝劑產(chǎn)量和操作角度直接影響噴射質(zhì)量。操作人員必須密切觀察風(fēng)、速凝劑、股狀流出混凝土之間的關(guān)系。并嚴(yán)控風(fēng)壓，太小則不能達(dá)到粘結(jié)密實(shí)度需求；太大則會(huì)輕易被沖擊力帶走，二者相應(yīng)提升了回彈度。摻入速凝劑量較大時(shí)，瞬間凝結(jié)混凝土，后噴的混凝土不能向前一層滲透，立即被彈掉，噴射過程中也會(huì)產(chǎn)生較大的粉塵；產(chǎn)量太少，則無法起到迅速凝結(jié)的作用。在側(cè)壁噴射時(shí)摻入量明顯低于拱頂。盡可能保證90°角操作噴嘴，從而提升密實(shí)度，噴射操作中發(fā)現(xiàn)噴嘴和巖面角度與直角偏離越大，則說明回彈材料越大。

實(shí)際操作中應(yīng)密切聯(lián)系圍巖特點(diǎn)與水文地貌，對第一次操作厚度有效確定，若比較輕薄，則不能對骨料牢固粘結(jié)，提高了回彈性。較厚，則本身重量的凝聚力明顯比巖面粘結(jié)力大，必將造成掉落初噴層產(chǎn)生空殼。

（三）情況特殊下的操作工藝

若無法采取鋼拱架支護(hù)操作，僅能進(jìn)行掛鋼絲網(wǎng)，操作后形成波浪形，垂直操作噴頭與巖面能保證混凝土均勻分布，避免出現(xiàn)起伏。

設(shè)計(jì)鋼拱架區(qū)域，破碎的巖石一定程度提升操作效率。必須填充拱架和巖面的孔隙和裂縫。沿拱架噴頭從拱腳移動(dòng)至拱頂。通過有效填充圍巖孔隙及噴射鋼拱架，并實(shí)施一到兩次的鋼拱架兩側(cè)補(bǔ)射操作，對鋼拱架密實(shí)包裹，與混凝土統(tǒng)一建立一個(gè)平衡的受力體系。需要在10-15min之內(nèi)開展補(bǔ)噴操作，若不間歇地進(jìn)行操作則容易出現(xiàn)嚴(yán)重垮落問題。

四、結(jié)束語

綜合分析，濕噴混凝土技術(shù)在操作中不會(huì)產(chǎn)生粉塵，有效避免其對人體造成的傷害；操作效率很高，可以保證項(xiàng)目的操作工期；通過這項(xiàng)技術(shù)可以提升操作強(qiáng)度以及厚度，一定程度保證了操作質(zhì)量，也使操作更加安全；噴射混凝土還可以有效降低回彈，一定程度節(jié)省了項(xiàng)目建設(shè)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]武春娥.鋼纖維混凝土在隧道初期支護(hù)中的應(yīng)用[J].交通世界，2016（28）：118-119.

[2]柳厚祥， 鄭智雄.高地應(yīng)力軟巖公路隧道泡沫混凝土卸壓機(jī)理及支護(hù)結(jié)構(gòu) 研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，2016（11）：122-129.

[3]田晉兵.提升公路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的路徑[J].交通世界（工程技術(shù)），2015（10）：86-87.

（作者單位：甘肅五環(huán)公路工程有限公司）