高鐵隧道施工中濕噴混凝土的應(yīng)用與施工工藝

苗青松

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

濕噴混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，極大改善了隧道施工環(huán)境，可實現(xiàn)高效施工作業(yè)，是現(xiàn)代化隧道建設(shè)中不可或缺的技術(shù)手段。通過濕噴混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，可有效控制回彈量[1]，施工期間各項操作的靈活性強(qiáng)，所得混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，且粉塵污染較小，彰顯出良好的環(huán)保效益[2]。

1 工程概況

某高鐵隧道起訖里程ZK74+295—ZK76+243，長1948 m，隧址區(qū)圍巖以IV 級居多，包含黃土以及全風(fēng)化泥灰?guī)r，巖體缺乏完整性，具有易破碎的特點(diǎn)。黃土含水量相對較高，可見局部圍巖伴有滲水等異常狀況。鑒于此，引入濕噴混凝土施工技術(shù)，以便形成初期支護(hù)體系，保證隧道施工的安全性。

2 濕噴混凝土配合比設(shè)計

濕噴混凝土施工得以落實到位的關(guān)鍵前提在于得到高性能混凝土的支持，前期配比試驗至關(guān)重要。試配強(qiáng)度可根據(jù)公式f=f0+1.645δ 求得，式中，f0為設(shè)計強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，單位MPa；δ 為混凝土標(biāo)準(zhǔn)差，取4.0。

施工所用設(shè)備為混凝土噴射機(jī)，根據(jù)該裝置所配套的疏送管直徑情況制定粗骨料的使用標(biāo)準(zhǔn)，要求其最大粒徑15 mm；砂率以55%～60%為宜；水泥用量控制在380～450 kg/m；水灰比的確定兼顧到噴射機(jī)軟管的直徑、混凝土強(qiáng)度設(shè)計等級等因素，以0.45～0.60 較為合適；坍落度80～120 mm；經(jīng)過試驗后確定液體速凝劑的最佳摻量控制標(biāo)準(zhǔn)，取水泥用量的2%。經(jīng)逐項分析后，確定混凝土的具體配比標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

表1 噴射混凝土配比

3 濕噴混凝土施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

以斷面檢測儀為主要工具，對施工區(qū)域展開全方位檢測，準(zhǔn)確掌握施工現(xiàn)場的實際情況。若存在局部欠挖現(xiàn)象，應(yīng)通過有效措施處理到位。受地質(zhì)因素的影響，部分區(qū)域超挖明顯，應(yīng)在該處布設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)片，將松動的巖石清理干凈；加強(qiáng)對施工設(shè)備的檢查，例如濕噴機(jī)是否工作正常；做好噴層厚度標(biāo)識，為質(zhì)量控制提供依據(jù)；滲水嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)防排水措施，減少積水對施工的影響。

3.2 噴射機(jī)風(fēng)壓

使用噴射機(jī)時，初始風(fēng)壓值超過0.5 MPa 后方可開機(jī)。噴射全流程中，噴嘴風(fēng)壓應(yīng)穩(wěn)定在0.2 MPa 左右，可避免混凝土回彈異常問題。各噴射部位的施工條件具有差異性，風(fēng)壓傳送距離隨之變化，因此需根據(jù)實際情況調(diào)整工藝參數(shù)，包含噴嘴出料、現(xiàn)場風(fēng)壓等，以便營造良好的施工環(huán)境，高效完成濕噴混凝土施工。

3.3 噴射角及距離

噴射期間嚴(yán)格控制好噴嘴的姿態(tài)，其必須與施工面保持垂直的關(guān)系。對于邊墻結(jié)構(gòu)的施工，需合理調(diào)整噴嘴，使其呈略微下俯的姿態(tài)，并保證混凝土可噴射在最前端的位置，避免交角過小的情況，否則易導(dǎo)致混合料具有過強(qiáng)的流動性，進(jìn)而引發(fā)局部平整度不足的問題。噴射距離的確定應(yīng)綜合考慮最小回彈量及最高強(qiáng)度，以1～1.5 m 較為合適。施工期間應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注混凝土的性能表現(xiàn)，保證混凝土材料的集中性。

3.4 噴射方法

噴射施工以分層的方式有序推進(jìn)，單次噴射厚度控制在4～6 cm。首次噴射前需做好準(zhǔn)備工作，即清理待噴射面的雜物，于該處設(shè)厚度測量組件；完成本層噴射作業(yè)且硬化后，方可組織下一層噴射，按照此流程有序推進(jìn)，避免混凝土穩(wěn)定性不足的問題；若發(fā)現(xiàn)前一層混凝土的表層附有雜質(zhì)，應(yīng)利用高壓氣槍深度清理，恢復(fù)潔凈狀態(tài)后方可正式噴射施工；避免噴射厚度過大的情況，否則材料的回彈將偏離正常范圍；為避免噴射后混凝土存在空鼓問題，每次噴射時均要控制好厚度，至少要達(dá)到骨料最大粒徑的2 倍。圖1 為濕噴混凝土施工現(xiàn)場。

圖1 濕噴混凝土施工現(xiàn)場

3.5 噴射順序及時間間隔

按先墻后拱的順序有序噴射施工，且要自上而下逐步推進(jìn)，以縱向間距3～4 m 作為一段，各片的寬度以2 m 為宜（可根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整）。每片噴射施工都應(yīng)從下部開始，若巖面存在坑洼現(xiàn)象，需增加噴射次數(shù)，將該部分填補(bǔ)平整；噴射期間遇到凹凸不平的區(qū)域時，需嚴(yán)格控制噴頭的姿態(tài)，以螺旋形式緩慢移動，單層噴射長度的控制要考慮的是表面的平滑性；在不影響上一層噴射質(zhì)量的前提下，盡可能縮短相鄰兩層的間隔時長，否則易導(dǎo)致相鄰層粘結(jié)不穩(wěn)定，難以形成完整的結(jié)構(gòu)體系。

4 質(zhì)量控制

（1）原材料質(zhì)量控制。濕噴混凝土施工質(zhì)量易受到所用混凝土性能的影響，其中各類原材料的質(zhì)量控制工作應(yīng)落實到位。水泥用量較多，以普通硅酸鹽水泥較為合適，為提高混凝土凝結(jié)速度并有效減少收縮量，可在其中摻入適量速凝劑；對于砂材料，主要控制指標(biāo)為含泥量，要求該值不超過3%，且細(xì)度模數(shù)不宜超過2.6；骨料方面，以碎石材料為宜。

（2）配合比控制。在確保各類原材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，應(yīng)按照特定的配比拌制，從而生產(chǎn)出高性能的混合料。對于配合比控制，首要前提就是調(diào)整水泥用量，若用量過多，則會加劇混凝土硬化收縮；若用量過少，將導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)較明顯的回彈現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場情況以及工程施工要求，認(rèn)為水泥用量不超過390 kg/m3較為合適。對于砂的用量控制，以混合料總量的50%為宜。水灰比應(yīng)穩(wěn)定在0.4～0.45 區(qū)間內(nèi)，在此條件下可減少表面粉塵量，經(jīng)施工后混凝土表面的平整度良好。

（3）回彈量控制?；貜椓坎灰顺^20%，為避免回彈量異常的情況，施工期間需做好控制工作：調(diào)整噴嘴角度以及噴射距離，要求噴嘴與噴面保持垂直的位置關(guān)系，間距以0.7～1.3 m 較為合適；加強(qiáng)對壓力的控制，相較于風(fēng)壓而言，水壓可適當(dāng)加大。

（4）加強(qiáng)質(zhì)量檢查。首先，做好混凝土強(qiáng)度的檢測工作。通過對混凝土強(qiáng)度的檢測，可有效反映出混合料的工程性能，具體指標(biāo)包含粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等，且又以抗壓強(qiáng)度的檢測最為關(guān)鍵，該指標(biāo)是呈現(xiàn)出混凝土耐久性的重要窗口，工程實踐中可利用超聲回彈法、切割鉆芯法等多種方法做好檢測工作[3]。工程經(jīng)驗表明，切割鉆芯法在隧道工程中的應(yīng)用更為廣泛，以混凝土凝結(jié)至特定強(qiáng)度為前提，對其組織鉆孔作業(yè)后制得實驗塊，對其組織混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)（持續(xù)時間約為1 個月），經(jīng)檢測后明確其具備的抗壓強(qiáng)度，并分析所得結(jié)果，若不滿足要求，則要分析原因并采取處理措施。其次，做好對混凝土厚度的檢查。關(guān)于混凝土厚度，其指的是表面與圍巖接觸面所形成的距離，較為典型的有鑿孔法和激光法。實際檢測時，每間隔11 m 分別設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，較特殊的是拱頂中線處，測點(diǎn)間距可加密至3.5 m。厚度檢測后，根據(jù)結(jié)果作出判斷，對于不滿足厚度要求的區(qū)域，可通過補(bǔ)噴等方式處理。若混凝土存在裂縫或是露筋現(xiàn)象，需根據(jù)具體成因采取相應(yīng)的處理措施。

（5）加強(qiáng)施工管理。隧道工程的工作量較大，需加強(qiáng)隧道施工管理，項目管理人員應(yīng)成為管理工作的先行者，將管理覆蓋至每處細(xì)節(jié)中，做好宣傳工作，向每位施工人員講解技術(shù)要點(diǎn)以及安全防控措施，引導(dǎo)施工人員養(yǎng)成正確的工程意識，依據(jù)規(guī)范做好日常工作，在保證本道工序施工質(zhì)量的前提下方可進(jìn)入下道工序，避免因某道工序不到位而引發(fā)的大范圍返工問題。

5 結(jié)束語

高鐵隧道施工中，濕噴混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，有助于提高施工質(zhì)量和施工效率。以高鐵隧道工程實例為背景，圍繞濕噴混凝土施工技術(shù)展開分析，梳理技術(shù)要點(diǎn)，以期給類似工程提供參考。