混凝土濕噴機械手在長大隧道中的應用

牛云軍 馬登舉

摘 ? 要：針對長大隧道初期支護施工采用的機械設備進行分析，不難發(fā)現(xiàn)濕噴機械手擁有良好的未來發(fā)展空間。本文將混凝土濕噴機械手在阿公石二號隧道中的應用作為本文的背景，結(jié)合混凝土濕噴機械手工作原理及特點、施工工藝、存在問題及解決策略，從混凝土的初期支護方面出發(fā)進行了觀點的論述，希望能夠為我國隧道施工發(fā)展提供幫助。

關鍵詞：混凝土 ?濕噴機械手 ?隧道

中圖分類號：U455.3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0021-02

1 ?工程概括

阿公石二號隧道位于廣東省惠州市潼湖鎮(zhèn)境內(nèi)，場區(qū)地貌以丘陵為主，地形起伏，且局部較陡。隧道需要穿越砂巖地層;地下水為孔隙水與基巖裂隙水。本隧道為單洞雙線隧道，起訖里程為DK365+589～DK367+670，全長2081m，隧道埋深最深約218m。該隧道采用復合式襯砌施工，由初期支護、防水層與二次襯砌組成。

2 ?新奧法與混凝土濕噴技術

新奧法的核心涉及到巖體力學理論的應用，以維護和圍巖自承能力為基礎，再結(jié)合一定的支護手段（噴射混凝土與錨桿的使用），進而把圍巖劃入到支護體系當中的一部分，并利用測量、監(jiān)控圍巖與支護的方法實現(xiàn)隧道施工方法的設計。由于新奧法在隧道施工中的應用頻率呈現(xiàn)出上升的趨勢，因此噴射混凝土施工技術身為新奧法的核心勢必引起了熱議。

3 ?混凝土濕噴機械手

3.1 我國混凝土噴射機的現(xiàn)狀

混凝土噴射機，意指通過空氣的壓縮實現(xiàn)按既定配合比的混凝土沿管道連續(xù)輸送并噴射到施工面上去的機械;在實際工程中主要涉及到兩類：干式噴射機以及濕式噴射機。由于我國整體環(huán)保意識的提升，導致傳統(tǒng)濕式混凝土噴射機已經(jīng)無法滿足人們?nèi)諠u增長的需求。就我國傳統(tǒng)濕式噴射機而言，技術上還存在許多不足，除生產(chǎn)效率不盡人意之外，其功能也比較單一，具體的施工時還要搭配工作臺架。與此同時，傳統(tǒng)濕式混凝土噴射機在使用過程中需要配合人工手持噴嘴才能實現(xiàn)正常的工作，它與巖面之間的距離較短，工人的健康會因粉塵與骨料的反彈而受到損傷。綜上所述，在作業(yè)時應用混凝土濕噴機械手，已經(jīng)成為了噴射混凝土發(fā)展的一種趨勢。

3.2 混凝土濕噴機械手對應的工作原理

利用泵送作用（稠密流運輸）由管道將濕噴混凝土傳送至噴嘴處，在不受任何壓力作用的情況下讓混凝土泵送物流出，通過噴嘴上的高壓空氣實現(xiàn)將噴射混凝土噴射到工作面上，同時要將速凝劑加到高壓空氣中，讓噴射混凝土在噴射表面的迅速凝固得到保障。

3.3 混凝土濕噴機械手具備的特點

混凝土濕噴機械手的噴頭可以旋轉(zhuǎn)360°，并且能夠連續(xù)工作，在具備靈活操作的同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)續(xù)航?；炷翝駠姍C械手的噴射臂分為三部分：大臂、中臂、小臂。它們都擁有各自的伸縮臂，不僅能夠完成折疊動作，還能夠?qū)崿F(xiàn)擺動、伸縮等高難度動作的變換?；炷翝駠姍C械手支持以下三種工作模式：手動、半自動、自動。工作人員可以根據(jù)實際的施工環(huán)境，選擇最佳的工作方式，進而為整體工作效率的提高提供幫助。與此同時，濕噴機械手還擁有遠程命令操控設備，如：行駛系統(tǒng)、泵送裝置、電控柜、高壓清洗機等。筆者查閱各種資料發(fā)現(xiàn)，混凝土濕噴機械手可以高于理論效率50%?；谝陨侠碚摽芍?，混凝土濕噴機械手已經(jīng)成為了實現(xiàn)高度機械化施工的關鍵設施之一。

4 ?混凝土濕噴機械工藝

4.1 混凝土濕噴機械手所需的作業(yè)條件

第一，混凝土骨料的最大粒徑要小于等于1.5cm，而坍落度要保持在14～18cm之間。第二，一定要讓工作風壓的穩(wěn)定性要得到保障，保證混凝土濕噴機械手空壓機中的工作風壓為0.2～0.4MPa?；炷恋暮鸵仔耘c風壓大小之間存在密不可分的關聯(lián)，和易性較差的混凝土所需要的工作風壓較大。第三，還未噴射時，當機械手進入作業(yè)區(qū)域時，該設備可以通過自身的高壓風完成巖面的清理工作，受噴面的清理內(nèi)容包括浮塵和巖屑等雜質(zhì)。這樣一來，既實現(xiàn)了初噴混凝土和巖面之間的有效粘結(jié)，還滿足了強化噴射混凝土附著力所需的要求。第四，操作混凝土濕噴機械手的操作者必須具備相應的工作能力，要求操作者持證上崗。在噴混凝土時，機械手的噴頭要和巖面保持垂直狀態(tài)，且保證距離處于0.8～1.2m之間。除此之外，噴射混凝土的過程中還要注意分層噴射以及分區(qū)域作業(yè)的重要性，由拱墻至拱部噴射（從下到上）。首先是初噴一層工作的開展，其次，復噴環(huán)節(jié)的進行是為了保證與設計厚度相符。第五，在噴射時，強化對初噴第一層厚度的重視程度。速凝劑從初凝到終凝的過程需要一定的等待時間，如果初噴的厚度沒有掌握好，極易對速凝劑的凝結(jié)造成影響，進而對隨后的噴射混凝土造成直接影響且會導致回彈量的增加。第六，操作人員一定要按照噴射部位之間的區(qū)別進行速凝劑參合量以及混凝土噴射速率的調(diào)整工作。

4.2 混凝土濕噴機械手的施工質(zhì)量

第一，噴射混凝土強度和厚度之間的關系。將配合比、速凝劑等項目的控制工作視作噴射混凝土強度的切入點，能夠讓其生產(chǎn)質(zhì)量得到進一步地保障。在噴射時，濕噴機械手能夠在混凝土泵、設備自帶液態(tài)添加劑計量輸送等裝置的幫助下，讓速凝劑的添加得到保障的同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)速凝劑與各個部位噴射混凝土的進一步結(jié)合。然后按照現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)判斷，噴射混凝土的抗壓值是否與預期設計相符。除此之外，通過拱架連接鋼筋的設置或者分層噴射等方法，都可以讓噴射混凝土的厚度得到保障。

第二，噴射混凝土的平整度與施工質(zhì)量二者之間的關系。濕噴混凝土中的分層噴射工藝，既可以充分利用混凝土自身的附著力，還能夠避免噴射混凝土的表面平整度與內(nèi)部密實度被破壞。由“動大臂，移小臂”的操作原則可知，操作人員能夠利用大小臂之間的協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)掌控小臂的移動速度，大大地降低了“點→線→面”移動噴射流程中的失誤，進而為平整度的確保提供了幫助。

5 ?混凝土濕噴機械手中出現(xiàn)的問題和相關解決策略

（1）混凝土濕噴機械手是一種價格較高的設備，施工單位在施工之前應該根據(jù)實際情況決定租賃還是購買。

（2）不僅混凝土配合比會決定噴施機械手的應用，而且速凝劑的性能質(zhì)量會對混凝土濕噴機械手產(chǎn)生較大的影響;讓二者的科學性與合理性得到保證能夠在很大程度上減少回彈率?；谠撚^點，施工單位要按照現(xiàn)場原材料的性能及時地進行噴射混凝土配合比的更改工作，并定期開展速凝劑的性能檢測，速凝劑始終要處于合格狀態(tài)。與此同時，還要提高對現(xiàn)場存放條件的重視，避免出現(xiàn)速凝劑性能變差或失效過快等現(xiàn)象。除此之外，施工單位還要進行回彈率的定期檢測，及時阻止未被發(fā)現(xiàn)的機械故障所導致的回彈率提高。

（3）混凝土濕噴機械手的結(jié)構較為繁復，操作、維修、保養(yǎng)等工作人員要擁有過硬的專業(yè)能力。施工企業(yè)一定要保證在職工作人員都屬于“持證上崗”;如果有條件，還可以提高定期培訓的頻率，進而為其綜合能力的強化提供幫助。與此同時，還可以建立起對應的責任制度，強化施工隊伍的工作紀律，進而讓他們的工作精準度得到進一步地提升。

6 ?結(jié)語

在阿公石二號隧道的建設過程中引進混凝土噴機械手，能夠讓施工質(zhì)量得到進一步地保障的同時，還可以進一步地降低施工成本，進而為整體施工效率的改變提供幫助。除此之外，在隧道的初期支護階段使用混凝土濕噴機械手，可以滿足“綠色施工”的需求。

參考文獻

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