隧道噴射混凝土施工的質(zhì)量控制措施

王強(qiáng)

摘 要：現(xiàn)如今，工程技術(shù)發(fā)展日新月異，隧道工程的施工水平也有了突破性提升。隧道噴射混凝土技術(shù)作為一種基礎(chǔ)型施工技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用，其施工品質(zhì)直接關(guān)乎著整個(gè)隧道的質(zhì)量。本文針對(duì)當(dāng)前隧道工程中混凝土施工中存在的問題進(jìn)行了介紹，并對(duì)提高其施工質(zhì)量的措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：隧道;噴射混凝土;施工;質(zhì)量

一、噴射混凝土技術(shù)的概述

噴射混凝土是采用噴射法來完成混凝土鋪設(shè)，主要分為干拌和濕拌兩種施工方式。干拌法是將符合粒徑標(biāo)準(zhǔn)的石子，混合漿水泥和砂料，按照規(guī)定比例進(jìn)行攪拌混合，再通過噴射機(jī)空氣壓縮的原理將混合料途經(jīng)管道從噴頭處噴出，之后混合水高速噴射至作業(yè)面上。該種方法噴射速度較快，隨之產(chǎn)生的粉塵較多，回彈情況也較為嚴(yán)重，在具體施工時(shí)，具有一定程度的限制。濕拌法是將水與水泥、沙、石的混合料提前進(jìn)行拌和，之后集料在管路輸送過程中相互擠壓和碰撞，從而增強(qiáng)混凝土的密度和強(qiáng)度，再實(shí)施噴射?；炷翝癜璺ǖ膬?yōu)勢(shì)，是它的噴射速度較低，產(chǎn)生的回彈現(xiàn)象也較輕，在施工效率上比干拌法更具優(yōu)勢(shì)。

二、隧道噴射混凝土施工中存在的質(zhì)量問題

（一）混凝土原料質(zhì)量不過關(guān)。因?yàn)樗淼佬枰浅?qiáng)的穩(wěn)定性和持久性，所以混凝土的原材料在選擇和使用上要嚴(yán)格把關(guān)。在選用水泥、砂石時(shí)，會(huì)有特定的規(guī)格設(shè)定，比如在干拌法時(shí)，對(duì)于石子的最大粒徑要求是小于25mm，更有助于保證隧道工程的支護(hù)。采購人員在選取材料時(shí)沒有遵循嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪x材標(biāo)準(zhǔn)，很容易導(dǎo)致混凝土過早凝結(jié)，增大回彈量，不利于混凝土強(qiáng)度的延展性。

（二）混凝土凝結(jié)度不夠，出現(xiàn)開裂、掉塊、離層等。施工材料或者施工技術(shù)的不達(dá)標(biāo)，容易導(dǎo)致隧道的拱頂處或者其他施工面出現(xiàn)斷裂或者混凝土脫落。

（三）混凝土厚度不夠?；炷恋膰娚浜穸仁欠穹鲜┕?biāo)準(zhǔn)主要取決于噴射工人。在《鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》中有明確規(guī)定，整個(gè)鋼筋架構(gòu)必須被混凝土全部覆蓋，不得有遺漏，而且噴射層厚度不得小于4cm。施工單位在噴射過程中經(jīng)常出現(xiàn)厚度不夠，形成“排骨架”，有個(gè)別的鋼架裸露在外，影響整個(gè)操作面的嚴(yán)密性和耐久性。

（四）混凝土配比不合理。集料與水的體積分配不合理可以直接影響混凝土的最終使用。不同的隧道工程，對(duì)于混凝土的配比設(shè)計(jì)有其特有的標(biāo)準(zhǔn)，來適應(yīng)不同工程的實(shí)際要求。在實(shí)際施工中，很多實(shí)驗(yàn)檢測(cè)人員和技術(shù)人員疏于對(duì)工程本身的了解和應(yīng)變，一味沿用傳統(tǒng)的配比，使得混凝土的強(qiáng)度不夠，隧道受力面不能承受足夠的作用力，最終導(dǎo)致構(gòu)件破損，嚴(yán)重破壞隧道的基層建造。

（五）養(yǎng)護(hù)滯后、缺失。在噴射混凝土施工完成后，應(yīng)該施以及時(shí)的養(yǎng)護(hù)。由于隧道的內(nèi)部環(huán)境潮濕，養(yǎng)護(hù)要求是（自然）潮濕養(yǎng)護(hù)。如果養(yǎng)護(hù)任務(wù)沒有及時(shí)跟上，混凝土中的水分會(huì)迅速揮發(fā)，導(dǎo)致混凝土急速收縮而出現(xiàn)裂紋，從而影響到噴射混凝土的強(qiáng)度。

三、隧道噴射混凝土施工質(zhì)量的有效控制措施

（一）嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)

1骨料

混凝土的骨料主要分為細(xì)骨料和粗骨料。細(xì)骨料也就是俗稱的砂料，在噴射混凝土作業(yè)過程中，要選擇那些堅(jiān)硬耐用的中砂或者粗砂。砂料的細(xì)度模數(shù)一般要求應(yīng)大于2.5，其中的含水比例也應(yīng)控制在5%到7%之間。含水率過高或者過低都易堵塞管道。影響噴射結(jié)果。粗骨料就是俗稱的碎石或者卵石。碎石或者卵石添加在集料中可以起緊實(shí)密度、增加強(qiáng)度的作用。在實(shí)際施工過程中，碎石的粘結(jié)程度明顯優(yōu)于光滑的卵石。碎石的粒徑不宜超過15mm，因?yàn)槌?guī)格的骨料容易導(dǎo)致混凝土在噴射過程中發(fā)生管道堵塞。根據(jù)不同的工程項(xiàng)目，設(shè)定不同的骨料選取規(guī)格，因時(shí)制宜，因地制宜，減少懷疑彈量保證混凝土整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

2攪拌水

在噴射混凝土施工過程中，無論是使用濕拌法還是干拌法都會(huì)用到水。為了保證混凝土的材質(zhì)和成分不被影響。攪拌水在選取過程中易選用日常飲用水。日常飲用水的酸堿度和軟硬度不會(huì)對(duì)混凝土之后的凝結(jié)和硬化產(chǎn)生過多的外在干預(yù)，反之，PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量大于1%的水就會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生影響。

3水泥

水泥是促進(jìn)混凝土粘結(jié)的重要組成部分。隧道混凝土噴射施工不同于其他普通施工的其操作面多呈拱形，隧道外部承接不同壓力。所以在水泥用料選擇時(shí)應(yīng)選擇那些強(qiáng)度比較高，抗?jié)B能力較強(qiáng)，經(jīng)久耐用的品牌。我國(guó)隧道工程中多選取優(yōu)質(zhì)的硅酸鹽水泥、礦渣水泥等等，在特殊地質(zhì)條件下，應(yīng)寫選用強(qiáng)度較高的早強(qiáng)水泥。在集料摻合之前和之后，相關(guān)檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)選取作業(yè)面一處進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)驗(yàn)。

4速凝劑

速凝劑的作用是降低混凝土的用水量和回彈量，加速混凝土的凝結(jié)和強(qiáng)度?；谒倌齽┑谋旧硇再|(zhì)，施工單位在選取速凝劑時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇那些符合質(zhì)量要求，對(duì)施工人員危害較小的外加劑。速凝劑在使用之前要進(jìn)行配比實(shí)驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)的速凝劑初凝應(yīng)控制在五分鐘之內(nèi)，終凝應(yīng)控制在十分鐘之內(nèi)。

（二）優(yōu)化混凝土配比設(shè)計(jì)

混凝土的配比要根據(jù)具體的施工工程有特定的調(diào)整。其影響因素分別涉及原材料的性能，具體的施工環(huán)境和隧道項(xiàng)目的實(shí)踐要求。鑒于對(duì)隧道項(xiàng)目施工質(zhì)量的負(fù)責(zé)，必須要事先進(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)。具體檢測(cè)過程是針對(duì)現(xiàn)有的施工用料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，以最優(yōu)的性能選取最佳的配比。除此之外，當(dāng)原材料的品牌和規(guī)格產(chǎn)生變化時(shí)，不可疏忽大意，要重新安排配合比檢測(cè)。

其中，影響混凝土配比的一大重要因素就是所處的隧道項(xiàng)目的施工環(huán)境。舉個(gè)例子，號(hào)稱中國(guó)最難修建的三條隧道之一的“風(fēng)火山隧道”，位置處于青藏高原的“無人區(qū)”地帶，當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)中含有大量的凍土層，且動(dòng)土分布區(qū)域不均勻，厚度也不一致，不但給施工帶來極大的麻煩，也極易發(fā)生塌方等危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)人員在惡劣的自然環(huán)境下不斷檢測(cè)、反復(fù)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化混凝土配合比和建造方案，終于解決了凍土問題。而且由于高原氣候和隧道環(huán)境特殊，使得隧道內(nèi)施工氧氣量不夠充足。施工單位還要另辟一處建造供氧站，然后途徑專門供氧管道，才能保證隧道內(nèi)施工人員的氧氣供給。風(fēng)火山隧道在2006年7月正式通車，成為世界上線路最長(zhǎng)、海拔最高、穿越凍土里程最長(zhǎng)的高原鐵路隧道。

（三）保證噴射混凝土厚度

隧道混凝土的噴射厚度控制主要有以下幾個(gè)要點(diǎn)。其一，整體厚度應(yīng)該預(yù)先設(shè)定，并明確誤差范圍。噴射工人要做到熟練操作，保障厚度符合標(biāo)準(zhǔn)。其二，噴射施工后要進(jìn)行厚度監(jiān)測(cè)，例如可以使用鑿孔法在操作面的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行厚度檢查，要求檢查點(diǎn)數(shù)的60%以上大于最初設(shè)計(jì)厚度，最小厚度不得小于設(shè)計(jì)厚度的1/2，且不小于3cm。其三，對(duì)于結(jié)構(gòu)中的特殊區(qū)域在完成了全面噴射之后要進(jìn)行必要的補(bǔ)噴，例如在鋼拱架之間的縫隙間隔，如果沒有足夠的混凝土填充和支撐，容易形成空洞區(qū)，進(jìn)而發(fā)生斷裂或者掉塊事故。

（四）及時(shí)跟進(jìn)養(yǎng)護(hù)工作

養(yǎng)護(hù)工作是整個(gè)混凝土噴射任務(wù)的最后階段。首先，應(yīng)該提前預(yù)備好高壓水管，并鋪設(shè)在隧道中，每隔二十米要設(shè)置一個(gè)閥門，閥門可以用來安裝水管以備完成后續(xù)的噴水養(yǎng)護(hù)任務(wù)。養(yǎng)護(hù)任務(wù)多采取灑水養(yǎng)護(hù)方式，時(shí)間一般安排在噴射混凝土終凝兩小時(shí)后。在設(shè)置的閥門處，可以鏈接皮管，配合高壓水泵，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)工作的頻率應(yīng)該本著季節(jié)和氣候、環(huán)境的靈活調(diào)節(jié)，以保證混凝土的濕潤(rùn)程度為主，一般情況是每天3到4次。養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)為潔凈的生活用水，以免影響混凝土的狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)周期建議持續(xù)14天以上為佳，當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，不可使用噴水養(yǎng)護(hù)。

結(jié)束語

綜上所述，隧道工程中的噴射混凝土技術(shù)的質(zhì)量把控應(yīng)該貫徹到每一個(gè)精準(zhǔn)環(huán)節(jié)，在提高整個(gè)工程效率的同時(shí)，完善施工過程，在實(shí)踐中不斷發(fā)掘新的問題和不足，從嚴(yán)謹(jǐn)選材、科學(xué)配比、精化施工工藝、積極保障養(yǎng)護(hù)等方面，將整個(gè)噴射混凝土的施工質(zhì)量得到嚴(yán)格控制，提高整個(gè)隧道的承載力和耐久力，為隧道項(xiàng)目奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。