隧道湿喷损耗原因及控制措施

刘根深 秦荣昌

中交一公局第四工程有限公司 广西省南宁市 530000

摘要：隧道湿喷混凝土是隧道施工工序成本控制的重点，做好隧道湿喷混凝土成本控制是整个隧道工程施工成本降低的重要措施之一。然而，隧道施工中一直没有准确的湿喷消耗定额，本文以晓景隧道进口为试点，通过实际施工情况及统计数据，分析了隧道湿喷混凝土损耗的各项原因，并总结了湿喷混凝土损耗控制的措施，为有效控制隧道施工成本提供了较有力的保障。

关键词：隧道湿喷 损耗 原因 控制措施

由于目前隧道施工技术逐渐成熟，市场竞争更加激烈。承包模式由以前的“大包”模式转变为“模块+专业化”承包方式，隧道单价较以前有所降低，但人工费及材料费却逐步增加，如何降低隧道施工成本成为隧道管理及盈利措施的重点，通过调查分析，在众多的隧道成本控制点中，隧道湿喷损耗是隧道成本控制的重点及难点。因此，如何采取有效措施，控制好隧道湿喷混凝土损耗是摆在广大隧道工程人员面前的管理难题、技术难题。针对上述问题，沿印松二分部全体技术人员通过现场调查、查阅资料、认真思考、及邀请专家进行技术指导，总结出一套科学实用、具有指导实际施工的控制措施。

晓景隧道围岩设计概况

晓景隧道布设于晓景乡的凉水溪与野溪村之间，出口离野溪村约1.0公里，均有便道与外部相连，交通较为便利。晓景隧道左幅长2400m（ZK12+148～ZK14+548），右幅长2412m（K12+163～K14+575），属分离式小净距长隧道。隧道设计形式为复合衬砌结构形式，为两车道大断面隧道，围岩结构较差，设计主要为Ⅲ、IV、V级围岩，其中IV级围岩2916m，V级围岩930m。

1.1 隧道设计参数

1.1 隧道V级围岩S-V型设计参数：

①二衬混凝土厚度50cm；12.06m³/m，每板12×12.06=144.72m³；

②预留变形量12cm；

③喷混凝土厚度26cm（Ⅰ20钢架+4cm内保护层+2cm外保护层），每延米设计量为9.73m³；

④I20钢架间距0.6m；

⑤周边眼间距45～50cm，炮眼深度V级围岩1.4m；

1.2 隧道Ⅳ级围岩S-Ⅳ型设计参数：

①二衬混凝土厚度40cm；9.54m³/m，每板12×9.54=114.48m³；

②预留变形量8cm；

③喷混凝土均厚17cm（12/10cm格栅钢架+4cm内保护层+2cm外保护层），每延米设计量平均为4.12m³；

④12cm格栅钢架间距1.0m；

⑤周边眼间距45～50cm，Ⅳ及围岩2.5m；

2、湿喷损耗控制具体工作流程

1）每循环施工前由测量人员对设计开挖轮廓线进行放样，开挖完成后，现场技术员通知测量人员及时复测开挖断面，并对上循环断面进行复测，测量人员每天及时上报超挖断面、超喷混凝土断面，及理论喷射混凝土用量。每日及时收集监控量测数据，提供实际变形量，指导现场施工。

2）施工班组严格按照项目部要求的开挖进尺、周边眼间距进行开挖，Ⅳ级围岩每循环进尺最大不得大于3米，周边眼间距不得超过50cm。严格按照设计标高、断面立拱。每循环喷射混凝土前在隧底铺设土工布，安排机械、人员收集喷射砼回弹料，实验室配合确定回弹料具体数量。

3）现场技术员每天测定现场各项数据，如（每循环进尺、周边眼间距、药量、混凝土用量），及时反映现场状况，根据湿喷混凝土消耗情况及时要求施工队伍调整开挖进尺及爆破参数。

4）为了使测定工作科学、合理、有序的开展，暂定于按同样的进尺及支护类型，不同的周边眼间距、药量，进行测定湿喷混凝土消耗量。例如：目前针对于晓景隧道进口为IV级围岩等级，暂定开挖进尺为3m，周边眼间距为0.5m控制，后期再按同样的进尺调整不同的周边眼间距（0.4/0.3m），测定湿喷砼用量，达到一定周期（一周）后再调整开挖进尺，按不同的周边眼间距/药量，再测定湿喷混凝土的实际消耗量。

5）物设部：收集所有材料用量，提供测定期间的相关物品及材料。

6）工程部、质检部负责及时汇总、存档各项数据，并进行分析。

7）经营部：根据汇总的数据，确定实际消耗定额。

8）测定期间保证所用材料一致，人员固定，根据实际情况及时调整进尺及爆破参数，达到效果最优。

9）各测定小组成员每日及时收集上传相关数据到《隧道初支喷射混凝土耗损测定表》，此表将通过TIM共享，便于随时更新数据。

10）每周对收集的数据进行分析，并召开分析会，制定下一步施工措施。

3、隧道湿喷损耗原因分析及影响

3.1 V级围岩钢拱架隧道湿喷损耗分析

1）隧道超挖损耗

在隧道实际施工中，由于炮眼间距布置、药量及开挖进尺等因素，将导致实际开挖断面大于设计断面，V级围岩S-V型超挖至少在10-15cm，其平均线性超挖值为：

（15+10）÷2=12.5cm。

12.5/26*100％=48.1％

2）围岩预留变形量的影响：

V级围岩S-V型预留变形量为12cm。

12/26*100％=46.2％

3）隧道爆破钻孔角度：

现场施工时以3°～5°钻孔，每循环形成一个接茬，以外倾4°钻孔，每循环开挖长度为1.4米，则按1.4m有效炮眼深度计算就要造成平均线性超挖达：

（1.4×sin4°）÷2=0.048m=4.8cm。

4.8/26*100％=18.5％

4）湿喷回弹的损耗

根据对九永、沿印松二分部、剑榕14标隧道回弹的损耗分析如下表：隧道的回弹损耗为12％。

表1湿喷混凝土回弹率统计表

位置	拱脚	拱顶
回弹率	10％	14％

5）湿喷拱架外保护层喷厚

湿喷机喷浆速度快，喷浆量大，喷射厚度难以控制，根据对现场凿坑测量，外保护层厚度平均为7cm，超设计5cm。

5/26*100％=19.2％

6）其他损耗

主要包括湿喷机械手料斗剩余的砼、罐车内壁夹渣的砼、砼的密实度（砼配合设计为2.5T/m³，实际钻芯取样容重为2.6T/m³）等，约占5％。

7）理论总损耗分析

理论总计损耗：=48.1％+46.2％+18.5％+12％+19.2％+5％=149％。对于隧道反坡开挖，根据反坡的坡率，隧道损耗还会增加。

3.2 IV围岩（格栅拱架）隧道湿喷损耗分析

1）超挖损耗：

在隧道实际施工中，由于炮眼间距布置、药量及开挖进尺等因素，将导致实际开挖断面大于设计断面，V级围岩S-Ⅳ型超挖至少在10-15cm，其平均线性超挖值为：

（15+10）÷2=12.5cm。

12.5/17*100％=73.5％

2）围岩预留变形量的影响：

IVb、IVc级围岩预留变形量为8cm、7cm，喷射砼厚度分别为18cm、16cm，平均按17cm计算。

7.5/17*100％=44％

3）隧道爆破钻孔角度：

现场施工时以3°～5°钻孔，每循环形成一个接茬，以外倾4°钻孔，每循环开挖长度为2.5米，则按2.5m有效炮眼深度计算就要造成平均线性超挖达：

（2.5×sin4°）÷2=0.087m=8.7cm。

8.7/17*100％=51.2％

4）回弹损耗率

在IV围岩隧道初支施工过程中，设计的格栅拱架主筋为Φ20的四根钢筋，拱架刚度小、易下沉、易变形；喷射混凝土施工中喷浆头对拱架扰动大，混凝土喷射易掉块、回弹量较大，根据实际施工调查数据回弹损耗为14-15%，约为14.5%。

5）湿喷拱架外保护层喷厚 湿喷机喷浆速度快，喷浆量大，喷射厚度难以控制，根据对现场凿坑测量，外保护层厚度平均为5cm，超设计3cm。

3/17*100％=17.6％

6）其他损耗

主要包括湿喷机械手料斗剩余的砼、罐车内壁夹渣的砼、砼的密实度（砼配合设计为2.5T/m³，实际钻芯取样容重为2.6T/m³）等，约占5％。

7）理论总损耗分析

理论总计损耗：=14.5％+73.5％+44％+51.2％+17.6％+5％=205.8％。对于隧道反坡开挖，根据反坡的坡率，隧道损耗还会增加。

3.3 其他原因分析

工人的主观意识影响。工人都抱着“宁超勿欠”的思想，欠挖了需要补炮，自己费事，还耽误施工时间。

地材不稳定影响，由于当地成规模的碎石厂较少，供应量不能满足实际施工需要，时常会从几个碎石厂进料，不同厂家生产的材料材质不同将会影响喷射砼回弹量。

不同批号的水泥及速凝剂等外加剂之间的适应性会不同，影响损耗。

综上分析，V级围岩湿喷损耗率约为149％，Ⅳ级围岩湿喷损耗率约为205.8％，V级围岩每延米设计量为6.65m³，Ⅳ级围岩每延米设计量为4.12m³，湿喷混凝土单价按700元/方，根据其损耗率每延米造成的费用为，V级围岩：700元/m³*6.65m³*149%=6935元；Ⅳ级围岩：700元/m³*4.12m³*205.8％=5935元；由此可见，湿喷混凝土损耗极大的增加了隧道成本。

4、控制措施

通过隧道湿喷混凝土损耗原因分析可以看出，导致隧道湿喷损耗的主要原因来自于开挖超挖，其具体控制措施如下：

4.1 根据测量每班测量测得的开挖轮廓断面数据与设计断面进行对比，有明显超欠挖的部位，调整开挖轮廓线及周边眼位置。

4.2 针对确实因为地质原因导致超挖的控制方法：①减少周边眼药量，调整周边眼间距；②在周边眼旁边补打短眼，将相应周边眼的药量减小，在补打的炮眼中装入适量药量；③将相应几个周边眼轮廓线缩小在外侧或在周边之间增打一个不装药的成形孔。

4.3 针对预留沉降量导致的损耗，可根据现场实际监测的监控量测数据及时进行相应调整。

4.4 针对钻孔角度导致的损耗，控制方法：①严格按照设计施作超前，将初支与掌子面之间预留1.0m左右的空间，减小外插角。②周边眼钻孔时，采用合适长度的钻杆，避免开孔时钻机贴到刚支护的初支面，增大外插角。③采用短、长钻杆套用的方法控制外插角；④在台车顶部设置适当高度的马镫，减小由于人员身高不够导致外插角加大的因素。

4.5 针对湿喷混凝土回弹料导致损耗的控制措施：①加强现场与拌合站的沟通，及时通知实验室进行调整施工配合比。②尽量保证材料一直。如果发生变化，收料人员及时通知拌和站和实验室人员调整施工配合比，不同厂家的材料分仓存放。③如果材料含水量较大，可以减小用水量及减水剂，增加水泥和速凝剂用量，或适当增加粉煤灰。

4.6 对速凝剂等外加剂严格采用合理价格集中招标，保证材料质量。不要一味追求价格低廉，导致外加剂质量影响回弹量增大。实验室及时对每批次外加剂与水泥做相容性试验。

4.7 积极推进光面爆破等先进爆破方式，组织爆破专家根据实际围岩制定爆破方案。

4.8 要转变工人思想观念，消除工人“宁超勿欠”的观念，针对超欠挖情况制定奖罚措施，调动工人积极性。根据现场判定，由于炮眼间距或药量原因造成超欠的对其钻孔人员罚款50元/次；由于地质原因导致欠挖，适当补助工人补炮或处理欠挖的人工费；对每月超欠挖控制较好工人给予奖励。

4.9 现场配备小型电动空压机，以备处理欠挖使用。可以省时省工，操作方便；功率小、较经济，不用为了处理局部欠挖启动大空压机。

4.10 高薪招聘专业化作业人员，招聘熟练的钻孔人员及湿喷机械手，降低由于人员技术导致损耗的因素。

5、目前隧道湿喷损耗控制效果

晓景隧道爆破设计周边眼炸药用量统计表
序号	试验桩号	爆破 方式	周边眼间距（cm）	周边眼个数（个）	单孔装药量（kg）	周边眼总药量（kg）	平均每延米周边眼炸药量（kg）	备注
1	k12+301.8-304.8	传统 爆破	65	30	0.75	22.5	6.99
2	K12+304.8+307.8		60	33	0.75	24.75
3	K12+307.8-310.8		54	36	0.6	18
4	K12+310.8-313.8		52	37	0.55	20.35
5	K12+313.8-317.8		56	35	0.75	26.25
6	K12+395.8-398.8	控制 爆破	45	42	0.45	18.9	6.78
7	K12+398.8-401.8		40	48	0.45	21.6
8	K12+401.8-404.8		45	42	0.45	18.9
9	K12+404.8-407.8		42	46	0.45	20.7
10	K12+407.8-410.8		40	48	0.45	21.6

晓景隧道爆破设计工效对比
序号	试验桩号	爆破 方式	钻孔时间（h）	装药爆破（h）	超欠挖处理（h）	喷射混凝土（h）	相关隧道施工工序时间和（h）	平均每延米时间（h）	备注
1	k12+301.8-304.8	传统 爆破	1.6	0.4	0	3.5	5.5	1.78
2	K12+304.8+307.8		1.5	0.55	0	4	6.05
3	K12+307.8-310.8		1.5	0.45	0	3.5	5.45
4	K12+310.8-313.8		1.6	0.45	0	3.5	5.55
5	K12+313.8-317.8		1.5	0.5	0	4	6
6	K12+395.8-398.8	控制 爆破	1.55	0.8	0	2.8	5.05	1.85
7	K12+398.8-401.8		1.8	0.7	0.5	2.9	5.55
8	K12+401.8-404.8		1.8	0.75	0	2.7	6.5
9	K12+404.8-407.8		1.7	0.8	0	2.85	5.65
10	K12+407.8-410.8		1.75	0.85	0	2.8	5.05

爆破方式综合成本汇总表
序号	试验桩号	爆破 方式	喷射混凝土		对比项平均每延米费用（元）	备注
			数量	费用
1	k12+301.8-304.8	传统 爆破	48	19600	7853.12	只对比湿喷混凝土费用
2	K12+304.8+307.8		42	29400
3	K12+307.8-310.8		34.5	24150
4	K12+310.8-313.8		34	23800
5	K12+313.8-317.8		41	28700
6	K12+395.8-398.8	控制 爆破	31	21700	7163.33
7	K12+398.8-401.8		33	23100
8	K12+401.8-404.8		31.5	22050
9	K12+404.8-407.8		29	20300
10	K12+407.8-410.8		29	20300

通过以上数据可以看出，对主动控制和不控制导致成本费用存在较大差别，同时经过对湿喷各项因素的控制，不断调整各项参数，目前隧道湿喷损耗得到了有效的控制，从而降低了隧道施工成本。

5.结束语

隧道湿喷损耗在隧道成本控制中起着举足轻重的作用，湿喷损耗的控制必须通过日常的精细化管理，项目所有管理人员及作业人员的参与。采取积极主动的措施，从材料质量的把控，混凝土配合比的优化，施工作业人员的技术水平以及人员的主观意识等各方面综合进行控制，从而使得湿喷损耗率降低。在实际施工中，经常会因为材料不稳定、气候或现场其他等突发因素导致湿喷损耗发生变化，需要及时加强沟通，调整影响参数，及时进行解决，保证隧道湿喷施工工序成本得到有效控制，达到提质增效的目的。

参考文献：

《晓景隧道施工设计图》

JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》

刘根深，男，1986.07，大专，助理工程师;

秦荣昌，男，1993.03，本科，助理工程师。