公路隧道施工中噴射混凝土施工技術(shù)研究

李 超

(中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司，河北 唐山 063030)

噴射混凝土施工技術(shù)是借助特定設(shè)備將混凝土噴射至公路隧道的圍巖之上，便于能夠?qū)λ淼澜Y(jié)構(gòu)予以有效地保護(hù)和支撐。因此，在公路隧道施工中運(yùn)用噴射混凝土施工技術(shù)顯得尤為重要，如何將噴射混凝土施工技術(shù)在公路隧道施工中予以有效開展也成為當(dāng)下業(yè)內(nèi)必須予以重視的內(nèi)容。

1 重視準(zhǔn)備工作，提供充分基礎(chǔ)

在噴射混凝土施工技術(shù)中，準(zhǔn)備工作主要包括支護(hù)、清理以及材料三個(gè)方面內(nèi)容。其中支護(hù)能夠?qū)匪淼乐械膰鷰r予以有效保護(hù)，是后續(xù)施工的基本保障，而且，支護(hù)程度不同也會(huì)對噴射混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。例如，德陽中江至遂寧高速公路通家廟隧道工程長425.5m，洞口線間距約9～16m，洞身段線間距約16m，采用小凈距布線，隧道設(shè)計(jì)按照小凈距進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)以及對中夾巖柱進(jìn)行加固。同時(shí)隧道進(jìn)口段上覆可塑狀粉質(zhì)黏土，穩(wěn)定性較差，洞身圍巖主要為中風(fēng)化砂巖；強(qiáng)風(fēng)化帶巖層破碎，節(jié)理，裂隙發(fā)育，巖體破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差，還容易引發(fā)噴射厚度不足或超標(biāo)等降低施工質(zhì)量的情況。在噴射混凝土施工中，可用于施工的材料主要包含水泥、骨料以及速凝劑等。不同的材料在規(guī)格和質(zhì)量方面也各有差異。速凝劑需要根據(jù)具體情況予以選擇，通常能夠在添加后保證初凝和終凝時(shí)間符合標(biāo)準(zhǔn)即可，即速凝劑的初凝時(shí)間小于5min，終凝時(shí)間小于10min。至于混凝土的攪拌與運(yùn)輸在實(shí)際施工中也需要予以充分明確，通常情況下，混凝土的攪拌使用自動(dòng)計(jì)量攪拌站完成，合理控制攪拌時(shí)間，還要對攪拌過程中的材料配比誤差予以控制，水泥、骨料的誤差要分別控制在1%以內(nèi)和3%以內(nèi)[1]。通過現(xiàn)場試驗(yàn)，噴射混凝土的配合比按照表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行施工，質(zhì)量較好。

表1 噴射混凝土配合比

2 明確具體環(huán)節(jié)，開展有序施工

2.1 設(shè)備運(yùn)用

運(yùn)用設(shè)備前需要明確噴射混凝土設(shè)備使用的操作方法，即送風(fēng)是噴射混凝土設(shè)備的首要操作，也是最重要的部分，只有設(shè)備開始送風(fēng)，才能向設(shè)備內(nèi)添加混凝土材料，至于速凝劑應(yīng)當(dāng)在材料達(dá)到設(shè)備噴射口處時(shí)才可添加，否則會(huì)讓混凝土提前凝固影響設(shè)備使用。在該環(huán)節(jié)中，操作人員需要注意對風(fēng)壓予以合理地控制，通常情況下，噴射混凝土送風(fēng)壓力為0.22～0.3MPa，如果未能在該范圍內(nèi)，將會(huì)嚴(yán)重影響噴射質(zhì)量，也就是風(fēng)壓過大時(shí)，材料無法與圍巖表面進(jìn)行合理地接觸，會(huì)在壓力的作用下產(chǎn)生回彈問題。反之，風(fēng)壓無法將混凝土合理噴射出去，極易堵塞噴射口，導(dǎo)致無法完成正常施工。另一方面，設(shè)備進(jìn)料過程中要注意保證操作的連貫性，避免因操作停頓促使噴射后的圍巖表面產(chǎn)生縫隙，若骨料粒級差別較大，可以加入過濾裝置，防止混入不規(guī)則材料影響施工質(zhì)量。

2.2 噴射工藝

噴射工藝是噴射混凝土施工中的核心內(nèi)容，主要包括噴射角度、距離、順序和方法等。噴射角度為設(shè)備噴射混凝土?xí)r，噴口必須與圍巖面保持垂直，才能保證施工質(zhì)量。若噴射處存在支護(hù)設(shè)施時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整噴射角度。噴射距離以噴射口為基準(zhǔn)，與圍巖面的距離控制在80cm～120cm之間,至于噴射過程中要注意噴射方式應(yīng)以水平方向環(huán)形旋轉(zhuǎn)作業(yè)，旋轉(zhuǎn)半徑需要控制在30cm左右，每次執(zhí)行充分噴射時(shí)應(yīng)控制好速度，確保噴射后材料能夠與圍巖表面形成良好接觸，不會(huì)產(chǎn)生掉落或滴落情況后方可重復(fù)執(zhí)行。噴射順序也是噴射混凝土施工技術(shù)必須予以重視的方面，通常條件下需遵循先墻后拱、分段分片以及自上而下的原則，只有按照順序要求才能避免因重復(fù)噴射、漏噴等問題影響后續(xù)施工環(huán)節(jié)[2]。盡管噴射順序方面予以了明確的要求，但是由于不同工程的施工環(huán)境存在差異，噴射環(huán)節(jié)也必須要做出調(diào)整，比如采取分段分片原則施工時(shí)，分片噴射需要控制寬度在2m以內(nèi)。施工過程中采取的主要噴射方法為分層噴射，至于每層噴射的厚度也存在較大差異，例如，在拱形公路隧道中，邊墻噴射厚度為5～7cm，拱部為是3～4cm。按照噴射施工混凝土配合進(jìn)行施工，結(jié)果如圖1所示。

圖1 速凝劑添加量與噴入阻力和抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

3 提高質(zhì)量控制，保證施工質(zhì)量

3.1 噴射間隔與養(yǎng)護(hù)

由于噴射混凝土施工過程中采取分層噴射的方式，開展下一層施工時(shí)必然會(huì)存在時(shí)間間隔問題，若該方面得不到有效地解決，會(huì)嚴(yán)重影響噴射施工質(zhì)量?？刂茋娚溟g隔，需要以混凝土材料質(zhì)量和配比為依據(jù)，比如，若選擇噴射碳酸鈉混凝劑成分的混凝土，必須要考慮其材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量因素，延長噴射間隔至30min后才可噴射下一層，否則施工質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重降低。養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)需要在材料完全凝固后方可開展，因?yàn)椴煌こ虒炷敛牧现兴?、骨料等配比的要求存在差異，也?huì)受施工環(huán)境的影響。所以，在混凝土進(jìn)入終凝階段后必須要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，才能減少噴射后產(chǎn)生裂痕問題的情況。

3.2 控制噴射厚度

噴射厚度在施工環(huán)節(jié)中極其重要，不僅能夠保證工程整體強(qiáng)度，也對公路隧道的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。在實(shí)際噴射混凝土施工過程中，容易引發(fā)噴射厚度不均問題的情況下相對較多。比如，通家廟隧道洞身頂部山體植被較發(fā)育，自然坡度15～35°，地形起伏較大。自然坡體表層主要為殘坡積層，厚度較薄。隧道洞身段圍巖主要為中風(fēng)化砂巖，中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖夾砂巖；地下水主要為基巖裂隙水，受補(bǔ)給影響，水量較小，施工時(shí)以點(diǎn)滴狀出水為主，雨季可能淋雨?duì)畛鏊?；洞身圍巖為Ⅴ～Ⅳ級圍巖，圍巖自穩(wěn)能力一般，隧道施工時(shí)破碎巖塊沿破裂面易產(chǎn)生、掉塊，洞壁巖體有剝離或掉塊現(xiàn)象，新生裂縫較多，拱部無支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生小范圍坍塌，側(cè)壁有時(shí)會(huì)失去穩(wěn)定。這種情況下危石未能被及時(shí)處理，導(dǎo)致圍巖表面不平整?；蛘呤┕r(shí)，破碎巖塊沿破裂面易產(chǎn)生掉塊、冒頂，頂板易沿層面剝落,側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，對于這類問題，應(yīng)當(dāng)以控制好混凝土材料質(zhì)量為基礎(chǔ)，在施工時(shí)及時(shí)支護(hù)，建議遵循“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則，確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定。要求施工人員在噴射過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)引起噴射厚度問題的位置，并在正常噴射工序完成后及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴，若是存在突出位置要及時(shí)剔除該部分，避免凝固后影響整體質(zhì)量[3]。

4 結(jié) 語

綜上所述，由于公路隧道施工會(huì)受到諸多因素限制，為了能夠?yàn)閷?shí)際施工提供便利，重視噴射混凝土施工技術(shù)極為重要，還應(yīng)當(dāng)在實(shí)際施工中將重視準(zhǔn)備工作、明確具體環(huán)節(jié)、提高質(zhì)量控制予以合理運(yùn)用，確保噴射混凝土施工技術(shù)能夠充分發(fā)揮作用，從根本上保證公路隧道施工質(zhì)量。