高速公路隧道工程中濕噴混凝土的施工工藝

張 何

（四川川交路橋有限責(zé)任公司，四川 德陽(yáng) 618300）

濕噴混凝土施工工藝具有高效率、高質(zhì)量以及低成本等眾多優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到高速公路隧道工程項(xiàng)目中[1]?；诖耍恼陆Y(jié)合實(shí)際案例，分析濕噴混凝土施工工藝相關(guān)事項(xiàng)，旨在提升和促進(jìn)該工藝在高速公路隧道工程中的應(yīng)用水平。

1 案例概況

攀枝花至大理高速公路寶鼎2 號(hào)隧道位于四川省攀枝花仁和區(qū)境內(nèi)，進(jìn)口位于前進(jìn)鎮(zhèn)田堡村坪子灣組，出口位于太平鄉(xiāng)大壩村大壩組；該隧道設(shè)計(jì)為雙向分離式越嶺隧道，左洞進(jìn)全長(zhǎng)8775m，右洞進(jìn)全長(zhǎng)8762m，設(shè)計(jì)路面標(biāo)高1386.57～1492.32m，隧道最大埋深646m。

2 濕噴混凝土施工工藝相關(guān)分析

2.1 原理與特點(diǎn)

濕噴混凝土施工之前，先在混凝土中摻入一定比例的速凝劑，再利用噴射機(jī)噴射至本隧道的表面，從而加大對(duì)結(jié)構(gòu)物體的保護(hù)。濕噴混凝土施工原理與一般的混凝土原理有很多不同之處，它不僅具有高效率、高質(zhì)量以及低成本等眾多優(yōu)勢(shì)，還能免去支模工序操作環(huán)節(jié)，施工速度更快、密實(shí)程度更好。

2.2 主要作用

濕噴混凝土施工工藝能夠有效填充圍巖和結(jié)構(gòu)物體表面的孔隙，填平圍巖凹面，提高圍巖和結(jié)構(gòu)物體整體的穩(wěn)定性和安全性。另外，濕噴混凝土施工工藝也是用來(lái)支護(hù)本隧道的一種重要方式，它可以防止圍巖局部出現(xiàn)掉塊，減少圍巖應(yīng)力釋放，加強(qiáng)對(duì)圍巖軟弱層保護(hù)力度，防止圍巖風(fēng)化，進(jìn)而不斷提高本隧道的承載能力和使用性能。

3 濕噴混凝土的施工工藝

3.1 前期準(zhǔn)備工作

濕噴混凝土施工工藝的準(zhǔn)備工作基本與普通的混凝土準(zhǔn)備工作基本相同，即將所有的原材料通過(guò)JS1000 電動(dòng)拌和機(jī)攪拌均勻，不同的是濕噴混凝土施工工藝在濕噴時(shí)于攪拌機(jī)的噴射口加入了一定比例的速凝劑，其目的是加快和促進(jìn)混凝土的成型速度。相比于干噴式和潮噴式施工工藝，濕噴混凝土施工工藝速度更快，成型后的混凝土也更加緊實(shí)、耐性更久、抗?jié)B透能力更好，這也是本工程項(xiàng)目選擇濕噴混凝土施工工藝的一個(gè)重要原因。

在濕噴工作開(kāi)始之前，施工人員認(rèn)真檢查被濕噴的巖面，只有在保證巖面不存在裂縫和沒(méi)有破損的情況下才能組織濕噴工作，如果巖面存在裂縫或者破損等現(xiàn)象，先要對(duì)其徹底清洗與處理，待巖石表現(xiàn)的廢渣和浮石全部被清理干凈之后，才能保證濕噴混凝土與被濕噴巖面之間的粘結(jié)性。另外，為了保證濕噴混凝土施工過(guò)程中施工人員的安全性，防止?jié)駠娀炷脸霈F(xiàn)反彈，使用高壓風(fēng)的方式對(duì)被濕噴的巖面清掃。

3.2 濕噴混凝土施工工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.2.1 材料

（1）材料的選擇。濕噴混凝土施工工藝在本工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，所使用到的材料主要包括水泥、砂、碎石和水等，其中水泥選用42.5R 水泥，但使用前應(yīng)做強(qiáng)度復(fù)查試驗(yàn)；砂：中砂、細(xì)度模數(shù)﹥2.5；碎石選擇堅(jiān)硬的且粒徑不大于15mm 的卵石扎制，并保證級(jí)配良好；合理的配合比是保證本工程項(xiàng)目噴射混凝土質(zhì)量、降低回彈和減少粉塵的重要因素之一，但是由于噴射混凝土的工藝特點(diǎn)，針對(duì)不同的噴射部位和噴射環(huán)境，配合比會(huì)有不同的變化。因此，在具體的施工過(guò)程中通過(guò)試驗(yàn)的方法來(lái)確定最終的配合比，以此滿足設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度、防腐蝕和噴射施工工藝的基本要求[2]。

（2）材料的使用。材料的產(chǎn)地和運(yùn)輸、質(zhì)量和規(guī)格、存放與保管以及使用全部按照規(guī)定完成，只有這樣才能保證工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度。

（3）材料的進(jìn)場(chǎng)。本工程項(xiàng)目所使用的材料根據(jù)工程項(xiàng)目的進(jìn)度分期和分批次進(jìn)場(chǎng)，做到不積壓和不斷貨，保證工程項(xiàng)目順利推進(jìn)。但是，考慮到材料的供應(yīng)情況、氣候條件、施工高峰期等客觀因素，外購(gòu)的材料在當(dāng)?shù)刭?gòu)買，這樣才能保證有充足的材料儲(chǔ)備量。

3.2.2 拌和料的攪拌與運(yùn)輸

濕噴混凝土拌和在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至洞內(nèi)，泵送混凝土澆筑，插入式搗固棒配合附著式振搗器搗固，濕噴混凝土拌和、運(yùn)輸和噴射過(guò)程一并完成。

3.2.3 混合比

以m3為基本單位，混凝土的配比為水泥∶沙子∶石子∶水=1∶2.58∶3.21∶0.58；初次使用的水灰投料比例為1∶0.33，二次水灰投料比例為1∶0.14。

3.2.4 調(diào)整噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)

在一般情況下，濕噴混凝土施工采用兩次噴射，即初噴和復(fù)噴。初噴緊跟隧道開(kāi)挖施作，用水或高壓風(fēng)將巖面粉塵和雜物沖洗干凈；噴射3～5cm混凝土。復(fù)噴是在錨、網(wǎng)施作完成后噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。需要注意的是，初噴時(shí)要嚴(yán)密觀察噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)的實(shí)際變化情況，且壓強(qiáng)數(shù)值在0.5MPa 以上，噴射階段還要檢測(cè)噴射嘴高壓空氣壓強(qiáng)，且壓強(qiáng)數(shù)值在0.2MPa以上，唯有如此才能有效防止?jié)駠娀炷粱貜棥４送?，隨著噴射位置的不斷變化，高壓空氣的距離也會(huì)隨之變化，在此情況下要及時(shí)調(diào)整噴射機(jī)的高壓空氣壓強(qiáng)，為濕噴混凝土施工質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

3.2.5 控制噴射量和液體速凝劑

當(dāng)PZ-7 型濕噴機(jī)處在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過(guò)手輪方式控制混凝土的噴射量，調(diào)整后的混凝土噴射量通過(guò)顯示屏的方式呈現(xiàn)。此外，在面板中設(shè)置液體速凝劑滲入口，速凝劑摻量準(zhǔn)確，添加要均勻，不得隨意增加或減少。

3.2.6 噴射混凝土

噴射混凝土作業(yè)采用分段、分片、分層依次完成，噴射時(shí)先將低洼處大致噴平，再自下而上順序、分層、往復(fù)噴射，后一層壓在前一層的1/2。拌和料在20min 內(nèi)噴射完畢，否則會(huì)影響工程項(xiàng)目的質(zhì)量。

在具體的噴射過(guò)程中，嚴(yán)格控制噴頭與被濕噴巖面的距離，最好控制在0.8～1.2m 之間，如圖1 所示，并保證噴頭與噴面垂直。在噴射鋼筋網(wǎng)、支護(hù)鋼架等部位時(shí)，稍微傾斜噴頭的垂直方向；在噴射墻與拱等部位時(shí)，保證動(dòng)作的連續(xù)性，并嚴(yán)格按照?qǐng)A周規(guī)律，噴射后的一圈要能覆蓋噴射前一圈的1/3；對(duì)噴射本隧道內(nèi)部時(shí)，若要求成型后的混凝土厚度在5cm 以上，噴射分兩次完成，第一次噴射后對(duì)被噴射部位徹底沖洗，才能進(jìn)行第二次噴射作業(yè)。另外，嚴(yán)格控制噴射的風(fēng)壓、水壓以及混凝土的回彈量。噴射后需經(jīng)過(guò)2h 以上的終凝時(shí)間才能對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)的時(shí)間保證在7 個(gè)工作日及以上。

圖1 混凝土噴射示意圖

如果在具體的噴射過(guò)程中被噴射圍巖表面存在凹凸不平的現(xiàn)象，或者是不符合風(fēng)壓和水壓的基本要求，應(yīng)予以補(bǔ)噴；如果需要開(kāi)挖已經(jīng)完成噴射的混凝土，開(kāi)挖時(shí)間控制在噴射工作后的4h 及以上。

3.2.7 噴射順序

濕噴混凝土施工要有條不紊地進(jìn)行，噴射的寬度以工程項(xiàng)目坑道的實(shí)際情況而確定，一般為1.5～2.0m。對(duì)于水平坑道，濕噴混凝土施工順序?yàn)橄葔蠊埃⒆裱陨隙碌脑瓌t。對(duì)于巖面有較大凹洼時(shí)，應(yīng)結(jié)合初噴予以找平，然后向上噴射。噴射時(shí)噴嘴呈旋轉(zhuǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)，一圈壓半圈依次噴射。如需要提高工程項(xiàng)目的美觀效果，可以在混凝土表面再噴射一層同一標(biāo)號(hào)的水泥砂漿，此時(shí)的噴射順序?yàn)樽韵露?，中間不得旋轉(zhuǎn)和停留，以此保證混凝土表面的平整與光滑[4]。

3.2.8 噴射操作

對(duì)于噴濕機(jī)的使用，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定操作，否則容易發(fā)生賭管、反風(fēng)等問(wèn)題。濕噴機(jī)的開(kāi)、停順序如下：（1）開(kāi)啟時(shí)，先開(kāi)風(fēng)后給水，最后開(kāi)電供料；（2）停止時(shí)，先停料再停電，最后關(guān)水和停電；（3）根據(jù)濕噴機(jī)輸送距離的變化情況及時(shí)調(diào)整風(fēng)壓、噴嘴操作，先給水再供料；（4）具體的噴射過(guò)程中嚴(yán)密觀察圍巖表面、混凝土回彈以及粉塵等情況，及時(shí)調(diào)整水灰比例。

3.2.9 養(yǎng)護(hù)

濕噴混凝土養(yǎng)護(hù)需滿足以下幾個(gè)方面的要求：（1）混凝土噴射凝固2h后，通過(guò)養(yǎng)護(hù)臺(tái)架對(duì)其濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于14 個(gè)工作日；（2）當(dāng)隧道內(nèi)的氣溫低于15℃時(shí)，嚴(yán)禁噴水養(yǎng)護(hù)。

4 濕噴混凝土施工工藝注意的事項(xiàng)

（1）濕噴方式。濕噴混凝土施工階段，必須嚴(yán)格遵循“自上而下、噴射圓順”等基本原則，采取針對(duì)性的措施處理圍巖凹陷問(wèn)題。

（2）分段施工。在本工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，在混凝土初次噴射后嚴(yán)格控制預(yù)留截面，以200～300mm 為宜，通過(guò)高壓水將截面清洗干凈方可開(kāi)展后續(xù)噴射工作。

（3）封層噴射。待上一層混凝土終凝效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)才能下一層混凝土噴射，如果混凝土的終凝時(shí)間超過(guò)1h 及以上，通過(guò)高壓水清洗待噴射表面，這也是保證濕噴混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在[5]。

（4）邊墻噴射。邊墻噴射混凝土的厚度控制在7～15cm 之間，空氣壓強(qiáng)為0.3～0.5MPa；下拱位置混凝土厚度空間在5～10cm，空氣壓強(qiáng)在0.4～0.65MPa。另外，采用挖井拉槽開(kāi)挖邊墻時(shí)施作施工支護(hù)，確保圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全；邊墻基礎(chǔ)須置于穩(wěn)固地基上，且要隨挖隨作不可暴露過(guò)久。

（5）噴射速度。嚴(yán)格控制噴射機(jī)的噴射速度，如果噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)較大，可以適當(dāng)提高噴射機(jī)的射速度，認(rèn)真檢查噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)，綜合分析噴嘴出料的實(shí)際情況，在此基礎(chǔ)上不斷調(diào)整噴射機(jī)的噴射速度。

（6）加強(qiáng)測(cè)量與監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，濕噴混凝土施工工藝對(duì)提高高速公路隧道工程施工質(zhì)量具有極其重要的促進(jìn)作用。在本工程項(xiàng)目中，所選擇的是PZ-7 型濕噴機(jī)，該設(shè)備性能與狀態(tài)良好，顯著提升了本隧道的施工質(zhì)量，減少了施工材料浪費(fèi)的現(xiàn)象，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。未來(lái)時(shí)期內(nèi)，濕噴混凝土施工工藝在高速公路隧道工程項(xiàng)目中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普及，但依然需要相關(guān)學(xué)者和專家對(duì)其進(jìn)行更加深入的研究與分析，以不斷提高濕噴混凝土施工工藝在高速公路隧道工程項(xiàng)目中的應(yīng)用水平。