噴射混凝土回彈率控制技術(shù)研究

劉紀(jì)材

中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司

噴射混凝土回彈率控制技術(shù)研究

劉紀(jì)材

中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司

隨著交通事業(yè)正在不斷的發(fā)展，在這樣的過程中，為了推動(dòng)交通事業(yè)的快速發(fā)展，隧道施工成為交通建設(shè)中較為重要的一部分，在實(shí)際的施工過程中，噴射混凝土技術(shù)是其中最為常見的技術(shù)之一，而在噴射混凝土施工的過程中，對(duì)其回彈量進(jìn)行控制是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在。本文結(jié)合高鐵隧道施工中所出現(xiàn)的問題，來對(duì)高鐵隧道施工中噴射混凝土回彈率控制技術(shù)進(jìn)行分析。

高鐵隧道施工；噴射混凝土；回彈率；控制技術(shù)

1 前言

目前我國是高鐵隧道工程最多的國家，在實(shí)際的高鐵隧道施工過程中，可以采用噴射混凝土技術(shù)在對(duì)隧道進(jìn)行初期支撐，以此來保證施工進(jìn)度和施工安全，但是就目前的情況來看，噴射混凝土技術(shù)在施工過程中普遍出現(xiàn)回彈率過大的現(xiàn)象，這樣的情況不僅會(huì)造成原材料的浪費(fèi)，這就需要在實(shí)際的施工中來采取合適的施工材料和施工方法來降低回彈率，以此來提高施工效率，保證施工安全。

2 高鐵隧道工程噴射混凝土的工藝選擇

一般情況下，最常見的噴射混凝土的噴射形式包括干噴和濕噴，其主要差別在于其中水和添加凝劑的投放時(shí)間。對(duì)于干噴來說，主要是將相應(yīng)的物料根據(jù)一定的配比進(jìn)行攪拌之后，然后裝到干式噴射機(jī)當(dāng)中，利用其中壓縮空氣將這些干燥的集料從噴射機(jī)中噴出，作用到所需要的位置，在這樣的過程中，攪拌好的物料與噴射機(jī)噴槍出口的水進(jìn)行融合，能夠提高噴射的速度。濕噴主要是在干噴的基礎(chǔ)上，在其中添加相應(yīng)的速凝劑進(jìn)行噴射。根據(jù)《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR9604-2015）中相關(guān)要求得出，隧道均需要實(shí)施濕噴工藝，具體的濕噴技術(shù)工程流程為：隧道開挖完成后，檢查開挖斷面的尺寸，將浮渣及受噴面清除干凈，設(shè)定噴射混凝土的配合比，施工機(jī)具準(zhǔn)備就為，加入合成纖維或者鋼纖維，噴射混合料進(jìn)行拌合，運(yùn)輸噴射混合料，加入速凝劑，開始噴射混凝土進(jìn)行巖面封閉，初噴混凝土厚度為4cm，隨后打設(shè)錨桿、架立鋼架、掛鋼筋網(wǎng)，隨后將初噴面上的粉塵清除干凈，復(fù)噴至原設(shè)計(jì)厚度，最后將施工機(jī)具清理干凈即可。在施工過程中，需要嚴(yán)格按照上述工藝流程進(jìn)行施工，以便于科學(xué)控制噴射混凝土回彈率，提高施工的整體質(zhì)量。綜上所述，在實(shí)際的隧道施工過程中，應(yīng)該根據(jù)施工的實(shí)際情況，優(yōu)先選擇濕噴工藝[1]。

3 噴射混凝土的回彈機(jī)理

混凝土噴射的回彈，從物理學(xué)的角度來看，其實(shí)就是其中集料顆粒之間的碰撞問題，根據(jù)能量守恒公式可以知道，混凝土集料在噴射到相應(yīng)部分之后沒有出現(xiàn)能量損失，也就意味著集料被完全回彈，顆粒在噴射前后的質(zhì)量和速度沒有發(fā)生變化。但是在實(shí)際情況中，這樣的現(xiàn)象是不可能出現(xiàn)的，由于混凝土之間存在著一定的粘附力，集料在噴射到相應(yīng)位置的時(shí)候，由于沖擊力的影響，也會(huì)產(chǎn)生一定的位移，這些情況都是影響混凝土噴射回彈率的主要因素。如果認(rèn)定噴射混凝土在噴射過程中所產(chǎn)生的能量被噴射面吸收掉一部分的情況下，根據(jù)能量守恒定律，可以得出公式1：

在這個(gè)公式當(dāng)中，f指的是混凝土之前的粘附力，s指的是混凝土在噴射面上所進(jìn)行的位移距離，根據(jù)這個(gè)公式也能得出噴射混凝土的回彈率，見公式2：

根據(jù)以上兩個(gè)公式可以知道，在實(shí)際的噴射混凝土過程中，要想減少混凝土的回彈率，除了需要根據(jù)實(shí)際的施工情況選擇合適的噴射形式之外，也需要增大混凝土之間的粘附力，增加混凝土在噴射面上的位移距離，在這樣的過程中，就需要對(duì)噴射混凝土的噴射距離、噴射角度和速凝劑的添加問題進(jìn)行考慮，以此來在最大程度上降低混凝土的回彈率[2]。

4 高鐵隧道施工中噴射混凝土回彈率的控制技術(shù)

根據(jù)上述可以知道，要想對(duì)噴射混凝土的回彈率進(jìn)行控制，從整體上可以從材料和施工方法等兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，具體方式體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.1 控制噴射混凝土回彈率的施工材料控制

要想從施工材料方面對(duì)噴射混凝土的回彈率進(jìn)行控制，主要方法就是需要增大混凝土之間的粘附力，這就需要對(duì)其中所添加的各種材料進(jìn)行控制。對(duì)于砂的添加來說，河砂具有較強(qiáng)的粘合性，所以以河砂為首選添加劑，另外在對(duì)砂的顆粒級(jí)配進(jìn)行控制的過程中，盡量多使用粗砂，這樣才能有效的提高混凝土之間的粘附性。對(duì)于水泥的選擇來說，需要在保證其強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，保證水泥有著較快的融合速度和硬化速度，這樣不僅能夠保證噴射混凝土的整體強(qiáng)度，同時(shí)還能快速凝結(jié)。減水劑的選擇，高鐵隧道噴射混凝土的施工需要大量的水泥，減水劑是其中必不可少的一種添加劑，減水劑能夠提升混凝土的流動(dòng)水平，提高混凝土之間的粘合性，以此來減少回彈率。合成纖維在噴射混凝土施工的過程中起到了降低混凝土開裂程度，提升混凝土硬度的作用，合成纖維的連接功能也能使混凝土具有較強(qiáng)的粘合性，以此來減少噴射混凝土的回彈程度。

4.2 控制噴射混凝土的施工措施

合理的施工方式能夠在較大程度上對(duì)噴射混凝土的回彈率進(jìn)行控制，其中主要需要注意這兩幾個(gè)方面：首先是水泥與速凝劑的使用，不同速凝劑與不同水泥所產(chǎn)生的的作用具有一定的差異，在這樣的情況下，會(huì)導(dǎo)致速凝劑的促凝效果產(chǎn)生變化，在這樣的情況下，一方面可以選用添加材料較少的水泥，在另外一個(gè)方面也可以通過提升速凝劑的添加數(shù)量來改變水泥與速凝劑之間的順應(yīng)性[3]。另外需要注意在施工中對(duì)噴射機(jī)的操控，要想減少噴射混凝土的回彈量，也需要對(duì)噴射機(jī)噴嘴的角度和噴射距離進(jìn)行考慮，一般情況下，對(duì)于濕噴來說，噴射角度在60°以上的時(shí)候，噴射混凝土的回彈量較少，另外在這樣的角度選擇上，隨著角度的不斷增大，噴射面中混凝土整體呈現(xiàn)出密實(shí)的現(xiàn)象，回彈掉落的混凝土比較集中，可以進(jìn)行再次利用，對(duì)于噴射距離的選擇來說，一般情況下，噴射距離在1m的時(shí)候是一個(gè)分界點(diǎn)，在1m以下，回彈率會(huì)隨著噴射距離的增大而減少，而噴射距離在1m以上的時(shí)候，回彈率會(huì)隨著噴射距離的增大而增大，所以說在實(shí)際施工的過程中可以將噴射距離保持在1m左右。

5 結(jié)束語

高鐵隧道施工中噴射混凝土的回彈率影響因素較多，需要根據(jù)實(shí)際的施工情況，來從材料選擇和施工方式等兩個(gè)方面來對(duì)其進(jìn)行控制，減少噴射混凝土的回彈率。

[1] 黃小軍.高鐵隧道施工中噴射混凝土回彈率控制技術(shù)探析[J].城市建筑,2016(32):167～169.

[2] 孫俊境,柳文亮,李明達(dá).高鐵隧道初期支護(hù)之濕式噴射混凝土施工探討[J].公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版,2012(6):203～204.

[3] 劉何.濕噴混凝土在高鐵隧道施工中的應(yīng)用[J].四川水泥,2016,35(7):45.