公路隧道湿喷混凝土施工技术探讨

符算子

关键词：高速公路；隧道工程；初期支护；喷射混凝土

在隧道内喷射混凝土施工中，湿喷混凝土技术在施工中具有回弹率低、粉尘少、一次喷层厚度大等优点，已被广泛使用于各类隧道工程的初期支护、路基工程防护和边坡治理等方面，越来越被使用者喜爱，成为新奥法原理锚喷支护的主要技术措施。我们在下文公路隧道初期支护施工中应用了湿喷混凝土技术，取得了较好的效果，现将施工过程中湿喷混凝土施工的方法、原理及质量控制措施作一阐述。

1．工程概况

XX公路隧道工程所在地区属地质运动强烈地带，山高坡陡，岩石较破碎，隧道区涌水不大，主要来源于基岩裂隙水，地下水受大气降水补给，对混凝土没有侵蚀性，隧道设计长为1658米，开挖断面为96平方米，隧道结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，初期支护为12cm湿喷混凝土，配合锚杆钢拱架等支护措施，二次衬砌采用全模筑法。

2、施工准备

1）主要材料的准备

（1）喷射混凝土使用的水泥应具有硬化快、保水性好、早期强度增长快等特性；

（2）在进行湿喷混凝土施工时应掺加一定量的速凝剂，速凝剂是为了达到较理想的工作效果，并要求所使用的速凝剂快凝早强，初凝时间≤3－5min，终凝时间≤lOmin。

（3）使用砂的细度模数为2.0～3.0，含泥量≤1.0%。

（4）粗骨料最好使用5～10mm的连续级配碎石，且要求含泥量≤1.0%，表面粗糙，多棱角的碎石，在湿喷混凝土施工中易于嵌入塑性的砂浆层内，可以减少喷射混凝土回弹量。

（5）施工用水应以不影响水泥正常的凝结硬化，对混凝土不具有浸蚀性的河水或山溪山。

2）施工机械的准备

混凝土的拌和设备、运输机械要满足喷射混凝土设备的配套使用要求。

3）人员组织

所用劳动力应根据工程施工工期、工作环境、设备能力等实际情况，合理安排。在隧道施工中湿喷混凝土支护应紧跟开挖面、即时封闭岩面、减少围岩暴露时间，充分发挥隧道开挖面围岩的支承力，确保围岩稳定及施工安全。是一道十分重要的工序。

3、混凝土配合比的确定

1）用料要求

水泥与骨料比为1：4～1：4.5，水泥用量≤430kg/m3；含砂率45%～55%；水灰比为0.50～0.60；速凝剂掺量为水泥的3%～4%；坍塌度80～130mm。

2）喷射混凝土配合比的确定

喷射混凝土配合比的选定时，应充分考虑混凝土的粘聚力、稠度及强度。该隧道初期支护设计湿喷混凝土厚度12cm，等级为C20。通过实验室的试配，得出满足施工需要的理论配合比为水泥：砂：碎石=420：825：240kg。速凝剂掺量为水泥的3%，砂率为53%，坍塌度为80～110mm。

4、施工工艺及施工方法

1）施工工艺

湿喷混凝土的工作原理是将由水泥、砂、碎石、水的拌制的混凝土注入湿式喷射机中，借助高压空气将混凝土喷吹到喷射口与速凝剂混合后喷射到支护工作面上，并在较短时问内与支护面粘结，形成稳定的支护结构。

2）施工方法

4.1施工前的准备工作

（1）混凝土原材料的采购与验收检验：工程施工前，技术人员应根据设计及施工要求制定材料使用计划，并选定合格的能满足工程施工需要的供应商供应材料。应在材料的采购、保管、运输、防护过程的中间环节严格控制。

（2）清除危石，这是一项十分重要的工作，是保证喷射施工人员安全的关健工序。

（3）检查隧道开挖净空。隧道开挖断面结构尺寸应符合设计及规范要求。

（4）清理施工便道，设置安全防护，搭设施工脚手架。

（5）用高压风把岩面清理干净。

（6）设置喷层厚度标志。

（7）设备的安装调试，并添加速凝剂。

（8）做好场地布置，连接高压风管、电源线等。

4.2混凝土拌制及运输

（1）混凝土采用搅拌站集中拌制。

（2）搅拌机的每拌原材料数量，应按混凝土配合比和搅拌机容量确定，要求计量准确。

（3）搅拌机装料顺序为砂、水泥、碎石、或碎石、水泥、砂。进料后，边搅拌边加水，并控制好搅拌时间。

（4）搅拌第一拌混凝土前先搅拌适量的混凝土或砂浆，拌后丢弃，然后再按配合比进行搅拌。

（5）混凝土运输采用混凝土搅拌运输车运输。

4.3喷射混凝土

（1）打开湿喷机电源，测试、运转喷射机，并打开计量泵。同时检查各管路是否畅通。

（2）打开风阀开始送风，并调整风压。湿喷混凝土施工时，设备上作风压控制在0.3-0.6mp内。

（3）给料。混凝土拌合物应经料斗过筛，并保证料斗中混凝土拌合物不少于料斗容积的一半。

（4）湿喷混凝土喷枪操作应按分部、分段、分块、分片来回进行，并按由下而上，先边墙、后拱部，最后拱项的原则控制湿喷混凝土。喷头移动区不宜太大，一般以2.0*3.5m2为宜。同时喷头移动轨迹应呈螺旋形均匀、缓慢移动，保证湿喷混凝土的一圈紧压上半圈，以确保喷层厚度均匀及表面平滑。

（5）故障排除。施工过程中如果发生堵管故障，要及时排除。处理故障应先停机，再停风，然后进行检查，排除故障。故障排除时，严禁喷枪对着自己和旁人，以防突然通畅，残余混凝土及管内高压风射出伤人。

5．质量控制措施

（1）原材料的试验检验。施工使用的砂、碎石、水泥、速凝剂、水等原材料应严格进行试验检验，保证施工用料符合要求及有关规定。

（2）湿喷混凝土拌制时应以配合比为依据，结合现场材料、岩面的状况等实际情况进行调整施工配合比，严格按施工配合比进行计量。混凝土拌制时要注意投料顺序和搅拌时间。

（3）湿喷混凝土的运输过程中振动不宜太大，混凝土运输车应匀速行驶。当采用混凝土搅拌运输车运输时，混凝土罐应缓慢转动，以防混凝土凝结。

（4）混凝上喷射作业程序控制：

喷射前要用高压水或高速风把岩面粉尘及杂物处理干净。

喷射过程中应持续作业。

喷射前后应按正常顺序开停机。喷射开始时应先开风后开机，先通风后进料；结束时应先停料后停风，先停机后停风。

喷射过程中应控制好与工作面的角度和距离。角度控制：边墙部分90度左右，尽量使喷头与工作面保持垂直；拱顶部分大于75度。距离控制在1.0～1.5m之间为宜。

喷射过程中，应随时观察喷射设备的压力表，控制好系统风压。工作风压控制在0.2～0.6mp内，同时应根据喷射距离和喷射工作人员反馈的信息及时调整风压，确保混凝土回弹量小、混凝土表面平滑有光泽、易粘着。

喷射作业前应对喷射机速凝剂添加系统进行调试归零，施工过程中应打开混凝土喷射机速凝剂添加系统，调节螺栓，按配合比要求添加速凝剂。

在围岩出现渗漏水地段，应先对岩面渗漏水地段安设排水盲管等措施进行处理，然后方可进行湿喷混凝土施工。喷射作业时应由外而内，逐渐向渗、漏、滴水处靠近，最后完全封闭岩面。

湿喷混凝土初凝后，应及时进行养护，养护期为7～28天。

湿喷混凝土一次喷射厚度应<8cm，分层次作业时，两次喷射的时间间隔宜为15～20min。喷射时应防止回弹物附着在未喷岩面上，影响湿喷混凝土与围岩的粘结力。

（5）湿喷混凝土质量控制：

湿喷混凝土厚度应符合设计要求。检查采用埋设标志或钻芯法，检查点60%以上点应符合设计要求，平均厚度不得小于设计厚度，且最小厚度不得小于设计厚度的1/2。

湿喷混凝土外观表面不应出现干斑、裂缝、脱落、渗水、漏水等情况，否则应查明原因，及时处理。

湿喷混凝土强度检查采用喷大板切割法或钻芯取样法。

28天抗压强度单值不得小于设计强度的95%，平均抗压强度应大于设计的115%。

湿喷混凝土与围岩的粘结力的检测方法：劈裂法：制作试件时，试模内放置lOcm*lOcm*5cm左右，表面粗糙程度接近工作面的岩块，用湿喷混凝土喷埋。在与实际环境相同的条件下进行养护，当混凝土达到一定强度后，脱模加工成lOcm*lOcm*lOcmr标准试块，再在标准条件下养护到28天后进行试验。真接拉拔法：混凝土喷射前，在围岩表面埋设带有丝扣和加力板的拉杆，用湿喷混凝土喷埋，厚度约lOcm，面积约30cm*30cm。经28天养护后进行拉拔试验。

检查过程中若发现有蜂窝、空洞等现象，应进行返工补喷。

6、结束语

喷射混凝土施工工艺经多次现场分段喷射作业检查，工艺效果较好。有一次喷层厚度大、混凝土回弹量小、混凝土表面平滑有光泽，粉尘少，方便施工等特点。

作者简介：

符算子（1984年11月），男，籍贯：湖南长沙，学士学位，研究方向：高速公路路基路面、隧道、桥梁。