隧道工程濕噴混凝土回彈量降低試驗及要點分析

涂海燕

摘要： 隨著科技的進步，交通運輸業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，重載鐵路隧道建設作為我國的重點工程項目也受到了社會各界的廣泛關注。濕噴混凝土施工靈活簡捷，具有粉塵少、強度增長快、粘結力強、密實性好的特點。因此，廣泛應用于邊坡、隧道圍巖、基坑等加固工程的施工。文章重點結合工程項目、HPS3016S型混凝土濕噴臺車在隧道工程施工中分析濕噴混凝土回彈量降低試驗，并對技術要點進行論述。

Abstract： With the advancement of science and technology， the transportation industry has been developed rapidly. As a key project in China， the construction of heavy haul railway tunnels has also drawn extensive attention from all walks of life. Wet-sprayed concrete construction is flexible and simple， with less dust， rapid strength growth， strong bonding， and good dense. Therefore， it is widely used in slope， tunnel surrounding rock， foundation pit and other reinforcement construction. Based on engineering project， this article analyzes the wet–sprayed concrete rebound reduction test with HPS3016S wet concrete spray squirting truck in the tunnel construction， and discusses the technical points.

關鍵詞： 混凝土濕噴臺車;隧道工程;濕噴混凝土;回彈量降低試驗;要點

Key words： concrete wet-sprayed truck;tunneling engineering;wet-sprayed concrete;rebound reduction test;main points

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0092-03

0 引言

濕噴混凝土具有操作簡單，易于控制等優(yōu)點，無論多么復雜的環(huán)境都可以實現(xiàn)快速作業(yè)，對于施工人員的技術要求也比較低。同時減少了混凝土作業(yè)的施工工序和材料，施工更加快捷、便利，有效保障了施工進度。但是需要注意隧道工程濕噴混凝土回彈量，避免對工程項目施工質(zhì)量、經(jīng)濟效益造成影響。

1 工程概況

新建蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道MHTJ-29標段二工區(qū)隧道13621.76延長米共18座（其中超過1000m的隧道3座分別為張坊隧道全長5755m，官渡隧道全長2027m，林家屋隧道全長1446m，其余為小隧道群），張坊隧道全長5755m，是全線重難點工程和環(huán)境監(jiān)控重點隧道。隧址區(qū)穿越大圍山風景區(qū)，存在強富水或中富水的斷層破碎帶地段，隧道DK1641+035～135段100m、DK1641+285～550段265m、DK1641+700～910段210m，共3段575m為高應力區(qū)，隧道DK1641+135～285段，共1段150m為極高應力區(qū)，同時隧道存在涌水、突泥、軟巖大變形等風險。

2 主要機具設備

電動空壓機3臺（20m3/臺）、HPS3016濕噴機1臺（生產(chǎn)率30m3/h）、混凝土運輸車2輛、裝載機一輛（濕噴混凝土由拌和站集中拌制）、平模及端頭模板若干。

3 具體試驗流程及要點分析

為驗證濕噴混凝土質(zhì)量對噴混作業(yè)的影響，對不同的混凝土原材料、配合比進行試驗并全程跟蹤噴射效果。

3.1 原材料選用

水泥：中材萍鄉(xiāng)水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5水泥，水泥安定性、凝結時間、抗折、抗壓強度指標均合格。

粉煤灰：華能安源發(fā)電有限公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，性能指標符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》有關規(guī)定。

中砂：清江河下游砂場，Ⅱ區(qū)中砂，級配合理，細度模數(shù)為2.6～3.0的中粗砂，云母含量、含泥量、泥塊含量滿足規(guī)范要求。

碎石：江西省萬載縣旺銀嶺采石場5-10mm碎石，其顆粒級配、最大粒徑、壓碎值、有害物、針片狀顆粒含量等滿足相關技術要求。

減水劑：江蘇蘇博特新型材料股份有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑/山西科騰有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑。

速凝劑：四川鐵科新型建材有限公司生產(chǎn)的TK-SN速凝劑。

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3.2 濕噴混凝土配合比確定

濕噴混凝土配合比確定包括室內(nèi)常規(guī)配合比設計和現(xiàn)場試噴調(diào)整兩部分，兩個步驟互為補充，缺一不可。

①濕噴混凝土采用山西科騰減水劑，摻量0.8%（具體配比見表1），混凝土塌落度損失較快：

如圖所示為張坊隧道出口上臺階初支第一車共2m3混凝土16：10在攪拌站測量塌落度為155mm（圖1），16：46罐車到達洞口后料太干甚至無法從罐車中放下。第一次加水攪拌后混凝土塌落度為15mm（圖2），第二次加水攪拌后混凝土塌落度175mm（圖3）。經(jīng)分析認為造成本次混凝土塌落度損失大的原因主要有五項：1）砂率偏小;2）水灰比偏小;3）減水劑摻入量小，保塌性不好，水分蒸發(fā)較快;4）罐車容積為8m3裝入2m3混凝土，罐子內(nèi)部比較干，混凝土在罐車內(nèi)攪拌過程中水分損失較多;5）該款減水劑與所用水泥的適應性不好。endprint

②調(diào)整配合比中粉煤灰摻量、砂率、水灰比，試用蘇博特減水劑在張坊隧道進口上臺階施工中對濕噴混凝土性能進行了測試（配比見表2），減水劑摻量1%。為避免原來的減水劑與蘇博特減水劑混合影響試驗效果，采用人工稱取減水劑加入到拌和用水中（圖4、圖5），20：08攪拌站測量出機塌落度190mm（圖6、圖7），20：45罐車到達工地測量塌落度仍為190mm未發(fā)生變化。使用鐵鍬翻動小車中的混凝土明顯感覺混凝土具有良好的流動性，翻動時很輕松（圖8）。噴射臺車泵送過程中最大噴射方量17m3/h時，泵送壓力9MPa，泵送壓力正常。該車料噴射時無堵管現(xiàn)象，回彈較小，效果良好（圖9）。

張坊隧道出口上下臺階初支共噴射混凝土32m3，期間未發(fā)生等候時間長混凝土變干現(xiàn)象，說明蘇博特減水劑具有良好的保塌性，與水泥的匹配性較好。分析總結濕噴混凝土配合比設計參數(shù)對施工質(zhì)量的影響：

1）膠凝材料用量控制。膠凝材料總量應控制在480～495kg/m3，其中水泥用量應控制在400kg/m3以上，水泥用量過小，回彈量增大，初期強度增長緩慢，當水泥用量增大時，濕噴混凝土初期強度相應提高，回彈量減小。

2）砂率。砂率應控制在50%～55%之間，砂率的大小既影響濕噴混凝土的施工性能，也影響其力學性能。當砂率低于50%時，回彈量大，易堵管，濕噴混凝土強度離散性大，施工工藝不易掌握。當砂率過大高于55%時，因粗骨料減少，濕噴混凝土強度降低，回彈率增高，同時要達到相應的坍落度和流動性必須加大水泥用量，不經(jīng)濟。

3）水灰比與坍落度。水灰比影響濕噴混凝土回彈量和強度，水灰比過小強度雖高但回彈量也增高，水灰比過大回彈量雖可減小但強度降低，濕噴混凝土水灰比宜控制在0.40～0.48。

坍落度是評價混凝土流動性、黏聚性、保水性的重要指標，經(jīng)過多次現(xiàn)場坍落度檢測試驗，坍落度應控制在160～200mm。

③試驗過程中也發(fā)現(xiàn)一些其他問題對混凝土噴射質(zhì)量有一定影響：

1）速凝劑太稠，工地施工時直接從小桶中抽取導致速凝劑實際摻入量遠低于噴射臺車顯示值，要求先將速凝劑加入到噴射臺車上的速凝劑桶內(nèi)，噴漿時從速凝劑桶內(nèi)抽取，同時要求速凝劑廠家改良配方，提高速凝劑的流動性。

2）噴射臺車操作手技術水平參差不齊，噴射平整度較差，每次噴完噴射面都需要使用工具修平，效率較低。部分操作手為方便噴射后刮鏟混凝土將速凝劑摻量調(diào)低，混凝土凝結時間變長。噴射拱頂時一次噴射厚度較厚，存在混凝土成片掉落現(xiàn)象。噴射拱架時未按要求先噴拱架底部再正對著拱架噴射導致拱架內(nèi)存在空洞。

3）工地普遍存在人員坐在噴射臺車噴頭馬達上使用鐵鍬刮鏟鼓包的混凝土現(xiàn)象，必須立即叫停這種危險行為，改用其他安全的方式修整混凝土。

④濕噴混凝土現(xiàn)場檢測。

1）測得1天強度為12～16MPa，滿足1天強度達到10 MPa以上要求。

2）現(xiàn)場留取大板試件，測得7天抗壓強度為29.1MPa，28天抗壓強度33.4MPa。

3）現(xiàn)場取芯28天抗壓強度均在25.0MPa以上。

4 質(zhì)量檢查與質(zhì)量控制

①濕噴混凝土的原材料、配合比、拌和、運輸、噴射、質(zhì)量檢查等，應符合現(xiàn)行《鐵路隧道噴錨構筑法技術規(guī)范》和《鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準 》有關規(guī)定。

②噴射手必須經(jīng)過崗前培訓并考核合格。

③噴射混凝土隨拌隨用，向噴射機供料應連續(xù)。

④噴射混凝土的回彈率：邊墻控制在15%左右，拱部控制在20%左右。

⑤噴射混凝土的厚度應符合：

1）噴射混凝土平均厚度不應小于設計厚度。

2）噴射混凝土厚度檢查點數(shù)的80%及以上大于設計厚度。

3）噴射混凝土最小厚度不小于設計厚度的2/3。

⑥噴射混凝土表面應密實、平整，無裂縫、松酥、脫落、漏噴、露筋、空鼓和滲漏水，錨桿頭鋼筋無外露。

平整度用1m靠尺檢查，表面平整度允許偏差：D/L≤1/10（D為凹槽深度，L為凸點間距，L≤1m）。達不到要求的，鑿除部分砼后可用噴混凝土對基面進行找平處理。

5 安全、環(huán)保措施

①加強作業(yè)區(qū)的通風、照明、采取防塵措施降低粉塵濃度。②作業(yè)人員應配戴必要的防護用品，如口罩、眼罩、雨衣褲、長統(tǒng)膠靴和乳膠手套等。③機具設備應置于安全地段。噴射機、空壓機等必須裝置壓力表和安全閥，定期進行耐壓試驗，合格方可使用。④突然斷水或斷料時，噴頭應迅速移離受噴面。⑤發(fā)生堵管時，應盡快疏通。處理堵管時噴嘴前嚴禁站人。

6 結語

濕噴混凝土的技術性能、力學性能在很大程度上是由原材料質(zhì)量和配合比決定的，同時和施工工藝有關，因此，合理選擇原材料和確定施工配合比是保證濕噴混凝土質(zhì)量和工程效益的關鍵，作為施工企業(yè)要擴大考察原材料范圍，多選擇幾個合格的砂石料源地，加強對供應商的管理，保證供應能力和質(zhì)量，從根本解決問題，試驗室加強原材料監(jiān)控，杜絕不合格原材料入庫。砂、碎石集料進場盡量形成連續(xù)批，避免隨進隨用現(xiàn)象，讓含水量有一個穩(wěn)定的過程。加強現(xiàn)場技術人員管理，嚴禁現(xiàn)場私自加水。

要控制超挖，圍巖松散層、軟弱層及時處理，分層噴射時，一次噴射的最大厚度水平噴射時不宜大于10cm，向上垂直噴射時不宜大于6cm。后一層噴射應在前一層終凝后進行，組織噴漿手進行系統(tǒng)的觀摩培訓，改進噴射工藝。

參考文獻：

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