混凝土濕噴機械手在長大隧道中的應用

林濤

【摘? 要】隧道是交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，由于長大隧道的特殊性，建設(shè)難度比較大。傳統(tǒng)技術(shù)無法保證施工質(zhì)量、進度的需求，因此需要采用混凝土濕噴機械手。論文先介紹混凝土濕噴機械手工藝，再分析施工效率和質(zhì)量，最后提出問題和改進建議。

【Abstract】Tunnel is an important part of traffic infrastructure. Because of the particularity of long tunnel with large section， it is difficult to construct. Traditional technology can not guarantee the construction quality and progress， so it is necessary to use concrete wet spraying manipulator. This paper firstly introduces the wet shotcreting technology， then analyzes the construction efficiency and quality， and finally puts forward the problems and improvement suggestions.

【關(guān)鍵詞】混凝土濕噴機械手;長大隧道;有效應用

【Keywords】concrete wet spraying manipulator; long tunnel with large section; effective application

【中圖分類號】U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）06-0147-02

1 引言

隨著隧道長度和斷面的增大，隧道施工難度在不斷增加，對隧道施工工藝提出了更高的要求?；炷翝駠姍C械手經(jīng)過多年的發(fā)展，在施工的高效、安全、環(huán)保、自動化方面有了長足的發(fā)展，在長大隧道的建設(shè)中得到普遍應用。

2 噴濕機械手工藝

2.1 濕噴機械手設(shè)備選型

在正式施工之前要選擇合適噴濕機機械手，這是非常重要的。濕噴機選型需要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況：隧道斷面尺寸決定了臂架最小展開尺寸，過大的臂架無法在小隧道中展開;掘進速度決定了泵送方量，正常狀態(tài)下要求3～4小時噴完一個掘進尺;現(xiàn)場是否具備壓縮空氣決定了主機是否需要帶空壓機;工地路面情況決定是采用工程底盤還是汽車底盤。作為專業(yè)性施工設(shè)備，必須要做針對性選擇，只有符合施工需求，才能最大發(fā)揮其性能，提高工程質(zhì)量、進度。

2.2 混凝土配合比

在隧道建設(shè)中，混凝土是施工的主要材料，其質(zhì)量直接關(guān)系到工程質(zhì)量，所以要加強控制。水灰比和施工強度有著直接關(guān)系，所以要進行有效控制，保證其塌落度在140～200mm，同時由于濕噴的特性，要求將混凝土中的骨料粒徑嚴格控制在16mm以下。混凝土配合的原料種類比較多，其質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土質(zhì)量，在配合過程中要控制不同原料的比例，才能保證混凝土質(zhì)量[1]。由于速凝劑是和水泥起反應，為了降低回彈量，對配比中的水泥摻量是有嚴格要求的，建議每方的水泥含量不低于500kg。

2.3 添加速凝劑

混凝土噴濕過程中，濕噴機一般會配置液態(tài)速凝劑計量輸送裝置，如此可以保證速凝劑添加的精確性。速凝劑過少導致回彈率上升，混凝土回彈、掉落增加，速凝劑過多，成本大幅增加。速凝劑的摻量保證在水泥重量的2%～8%，速凝劑本身有酸性、中性、堿性三大類，水泥也種類繁多，常用的有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥六大類，在噴濕之前，應做速凝劑與混凝土的匹配性實驗，要求測試速凝劑摻量，以此設(shè)定速凝劑與泵送排量的比例關(guān)系，以此保證上墻效果。同時對不同區(qū)域，需要對速凝劑摻量進行微調(diào)，隧道頂部需要適當提高摻量，兩側(cè)則可以減少一些，不同的地質(zhì)情況也會對回彈率造成影響，從而對速凝劑摻量產(chǎn)生影響。

2.4濕噴機械手工藝流程

做好施工前的準備工作，對受噴面用壓縮空氣進行處理，將表面的灰塵、泥土、碎石進行清理，保證達到施工要求，埋設(shè)噴層厚度標釘，接通電源后調(diào)試設(shè)備，確保處于正常運行狀態(tài)之中，之后進行潤管，避免出現(xiàn)堵管。一切工作準備就緒之后，就可以開始噴射混凝土，施工結(jié)束后進行工程質(zhì)量檢查，如果不合格就要補噴，對配合比進行適當調(diào)整，保證滿足施工需求。在噴射混凝土過程中，有一定的順序和要求，因此要按照規(guī)定執(zhí)行，絕不可隨意變化，否則會影響到施工質(zhì)量。每一個環(huán)節(jié)都要由專業(yè)技術(shù)人員來完成，確保準確無誤后才能繼續(xù)下一步施工，實現(xiàn)對工程質(zhì)量的有效控制。

2.5 施工作業(yè)要點

混凝土質(zhì)量要滿足要求，主要控制好配比和塌落度兩個方面，塌落度越大，泵送性越高，工作風壓越小，但是回彈率越高。骨料粒徑越小，回彈越低，噴漿過程中需要注意噴頭到墻面尺寸保證在1～1.5m，與墻面夾角成75～90°，噴漿時噴頭要進行Z字形移動，每層厚度為1～3cm，實現(xiàn)薄層多次噴，從而保證混凝土的初凝效果，避免出現(xiàn)塌落，保證混凝土原料供應的連續(xù)性，過程中機械手不能停止噴射，容易出現(xiàn)堵管的問題，影響到正常施工進度。在混凝土噴射結(jié)束后，要做好機械手的維護，確保后期正常投入使用[2]。

3 濕噴機械手施工質(zhì)量

3.1 噴射混凝土平整度

由于隧道受力、外觀等因素影響，隧道施工中對混凝土平整度的要求日漸增高，影響混凝土平整度的因素有以下幾點：骨料粒徑，骨料過大，混凝土表面的麻點越清晰;風量大小，風量過小，混凝土難以上墻，風量過大，平整度效果難以保證;速凝劑摻量，速凝劑摻量過低，常發(fā)生滑落，平整度無法保證。為保證平整度，一般噴漿采取分層進行噴射，在噴漿過程中，臂架操作特點是 “動大臂、移小臂”，協(xié)調(diào)好大小臂之間的運轉(zhuǎn)，其中小臂尤為重要，必須要控制好行程速度，在合理范圍之內(nèi)，才能保證混凝土噴射效果

3.2 噴射混凝土強度和厚度

為了提升噴射混凝土施工水平，需要從整體上把控，處理好各方面的工作，保證施工質(zhì)量達到規(guī)定要求。在噴射過程中，噴射機械手通過混凝土泵將混凝土在噴頭處，利用設(shè)備自帶液態(tài)添加劑計量輸送裝置，精確添加速凝劑，保證不同部位的噴射混凝土和速凝劑實現(xiàn)充分結(jié)合，有利于提升噴射混凝土的強度。在施工現(xiàn)場，要采用預埋鋼筋、分層噴射、覆蓋鋼筋等方式來保證噴射混凝土的厚度。

4 濕噴機械手施工效率和回彈量

運用濕噴機械手大大提升了施工效率，只需要2～3個人就可以操作，具有很好的自動化水平。和普通濕噴機比較而言，濕噴機械手施工效率優(yōu)勢明顯，對于相同施工量，可以在更短時間內(nèi)完成，而且需要的施工人員更少。濕噴機械手整體結(jié)構(gòu)由多個部分組成，其中大臂、小臂、噴頭發(fā)揮著重要作用，為了保證施工效果，過程中必須控制好噴頭和噴射面的距離及角度。濕噴機機械手自帶空壓機，采用電動機驅(qū)動方式，具有獨立的供風系統(tǒng)，為施工提供所需的風壓。濕噴機械手配置液態(tài)添加劑計量輸送裝置，提升了添加速凝劑的精確性。實現(xiàn)對混凝土和速凝劑流量的同步控制，保證速凝劑的最佳摻量。通過對比施工現(xiàn)場實際收集回彈的混凝土量和使用量，可以計算出噴射隧道拱部回彈率[3]。

5 濕噴機械手的作業(yè)環(huán)境

開展噴射混凝土施工時，施工人員可以站在提前準備好的位置上，對噴頭控制實現(xiàn)遙控，不需要人員動手操作，不僅減輕了施工強度，而且保證了人員安全。濕噴機械手采用機械臂伸縮到掌子面進行噴射施工，機器本身停留在已經(jīng)初期支護完成的部位，即使掌子面出現(xiàn)塌方也不會對機器造成影響。對于施工現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，要求粉塵濃度不能高于標準值，保證作業(yè)區(qū)域內(nèi)的空氣良好，保證施工人員身體健康。作業(yè)環(huán)境對施工質(zhì)量會產(chǎn)生較大影響，因此要進行有效控制，創(chuàng)建出良好環(huán)境條件，為施工開展提供可靠保障。另外，良好環(huán)境可以保證施工人員身體健康，減少有害因素的影響。

6 存在的問題和建議

問題：隨著濕噴機技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)濕噴機廠家不斷涌現(xiàn)，國內(nèi)市場已經(jīng)難見國外品牌，甚至三一重工等廠家已經(jīng)進入國際市場。但是施工功法并沒有隨著設(shè)備的提升而提升，同時速凝劑市場隨著市場的迅速擴大質(zhì)量變得參差不齊，而速凝劑質(zhì)量對噴漿質(zhì)量有著巨大的影響。濕噴機械手結(jié)構(gòu)復雜，對操作人員提出了較高的要求，而操作人員的技能水平難以跟上設(shè)備的發(fā)展，在維修上面必須要專業(yè)技術(shù)人員來維修。

建議：為了減少成本投入，國內(nèi)廠家應當從設(shè)備制造商轉(zhuǎn)移到工藝功法上去，研究出更合適的功法，更好地投入到施工中去。同時要和速凝劑廠家進行配合研究，提高速凝劑的質(zhì)量。

7 結(jié)語

綜上所述，混凝土濕噴機械手在長大隧道中的應用具有重要意義，可以改善施工效果，提升工程整體質(zhì)量。運用混凝土濕噴機械手時，要考慮長大隧道的特點，制定出科學合理的施工方案，保證施工順利開展。為了滿足發(fā)展的需求，要加強對專業(yè)技術(shù)的研究，不斷提升濕噴機械手操作水平，為隧道事業(yè)建設(shè)提供支持。

【參考文獻】

【1】王俊，琚元元，周洋.混凝土濕噴機械手在長大隧道中的應用[J].建設(shè)科技，2018（15）：181-182.

【2】袁海燕.機械手濕噴混凝土施工技術(shù)在高天隧道中的應用[J].寧波職業(yè)技術(shù)學院學報，2017，18（06）：91-94.

【3】翟富強.混凝土機械手濕噴技術(shù)在長大隧道中的應用[J].隧道建設(shè)，2018，30（S1）：346-349.