隧道湿喷混凝土施工控制技术

隧道湿喷混凝土施工控制技术

湿喷混凝土的质量较容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量较少，是隧道施工中广泛采用的喷射方法。文章详细阐述了喷射混凝土施工方法和湿喷混凝土施工故障的预防和处理，为同类工程施工积累了可供借鉴的技术资料。

标签：隧道；施工；湿喷混凝土

1 湿喷混凝土施工方法

细骨料应采用粗砂或中砂，应洁净，保证含泥量小于3%，小于0.075 mm 的颗粒含量小于20%，具有大于2.5的细度模数。粗骨料选用卵石或碎石，保证其级配满足要求，最大粒径小于15mm，如果速凝剂为碱性时，严禁采用活性二氧化硅石料。采用的水应保证水质满足相关规定的工程用水标准要求，严禁使用含有影响水泥正常硬化与凝结的有害杂质。应采用强度等级大于42.5MPa的水泥，根据实际情况掺加质量合格的外加剂，普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥在喷射混凝土时优先采用，遇到有特殊要求的时候，应根据实际情况采用特种水泥，如早强水泥在遇到软弱围岩的时候采用。应采取有效措施保证水泥不变质，水泥在使用时应强度复验合格，并且要求其终凝时间小于10min，凝时间不大于5min。速凝剂的最佳掺量根据水灰比、水泥品种经试验确定。按设计比例将水、水泥和骨料拌和均匀，拌和好的混凝土混合料经湿式喷射机压送至喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。喷射混凝土施工工艺见图1。

图1湿喷射混凝土施工工艺

具体施工方法为：（1）喷射作业技术要求。风压取决于干拌合料配合比、砂石含水率、级配、输送高程、距离、管的数量及弯曲半径等。为减少粉尘，降低回弹率，保证喷砼质量，喷射施工时，应确保风压压力大小适当，风压稳定。对于短距离输料，喷射机的水平输送距离和风压关系为：输料管长度（m）×0.01=空载压力（kpa）×100，输料管长度（m）×0.013+1=工作压力（kpa）×100，当输送方向为垂直向上时，应采用比水平输送增加20～30 kpa/10 m的风压。水压应比采用的风压大50～100 kpa，为充分湿润干拌合料，在喷头水环处应形成水雾。系统水压在喷射作业区应大于400 kpa，不足时可利用压力水箱来提高水压。（2）控制喷射混凝土配合比。水胶比：宜控制在0.4-0.5之间，根据混凝土喷射强度试验而定；用水量：根据混凝土坍落度要求确定；胶凝材料用量：根据水胶比和用水量计算确定，但不宜小于400mg/m3；砂率：宜为45%-60%。和易性：喷射混凝土拌合物应无离析和泌水、黏聚性好；稀薄流喷射混凝土最适宜坍落度为8-12cm，稠密流喷射最适宜坍落度为10-16cm。早期强度：按照《回弹法测试混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23）测试喷射混凝土早期强度时，其24h抗压强度不低于10MPa。（4）喷射距离与喷射角度。根据喷混凝土最高强度、最小的回弹、喷头出口压力大小来确定喷射距离。保证料束集中、喷射情况能看清，，回弹量小、喷头出口压力0.6～1.2 m为宜。具体的喷射距离由喷射手应视具体情况适当选用。岩面与喷嘴的角度一般应为90°，但喷边墙时，宜将喷嘴略向下俯

10°左右，使混凝土束喷射在较厚的混凝土顶端，使混凝土束喷射在呈粘塑性状态的混凝土上，避免料束中的粗骨料直接与岩面撞击，减少回弹量。（5）喷射一次厚度的确定。喷射层与受喷面间的粘结力和喷混凝土颗粒间的凝聚力决定了一次喷射厚度。厚度太大会减弱混凝土颗粒间的凝聚力，厚度太薄会增大回弹率，引起混凝土与岩面脱离及大片坍落。适宜的一次喷射厚度就是混凝土层在不脱落、不错裂的情况下达到的最大厚度。喷射部位决定分层喷射厚度，见表1。分层喷射厚度一般为粗骨料最大粒径的二倍，如一次喷射厚度小于5cm，使用石子的最大粒径也要相应减小。（6）分层喷射的间隔时间。速凝剂掺量、水泥品种、水灰比大小、速凝剂种类、施工温度决定分层喷射合理的间隔时间。（7）喷射顺序。喷射施工按一定顺序有条不紊地进行，喷射作业区段的宽度依坑道具体条件而定。一般应以1.5-2.0米进行。对于水平坑道，喷射的顺序应先墙后拱，自下而上。如岩面凹凸不平时，应先喷凹处找平，然后向上喷射。喷射时喷嘴料束应呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形进行。如因工程需要适当美观时，可在喷混凝土表面上再喷射一层同标号水泥砂浆，此时喷射顺序应自上而下，喷头料束呈横扫方式运动，不能旋转或停留，以使表面平整光滑。当岩石松散或处理坍塌时，喷射作业应紧跟作业面，初喷应先拱后墙，复喷则先墙后拱。（8）喷射操作。对不同的喷射机，要严格按规定的操作方法进行操作，否则容易发生堵管、反风等现象。喷射机的开、停顺序为：开动时，先开风后给水，最后开电供料；停止时，先停止供料，待料罐中的存料喷完后再停电，最后关水停风，同时要根据输送距离的变化，随时调整风压、喷嘴的操作，喷射开始时先给水再送料；结束时，先停风后停水。在喷射时，要随时观察围岩、喷层表面、回弹和粉尘等情况，及时调整水灰比。当喷嘴不出料时，应将喷嘴对准前下方，避开人员。处理堵管时的工作风压不得超过0.4Mpa。（9）养护。喷射混凝土养护应符合一下规定：混凝土喷射终凝2小时后，应采用养护台架进行湿润养护，养护时间不得少于14天；黄土或其他土质隧道，以喷雾养护为宜，防止喷水过多软化下部土层；隧道内环境气温低于5℃时，不得进行喷水养护。

表1 一次喷射厚度（cm）

2 湿喷混凝土施工故障的预防和处理

（1）堵管。原因：筛选不严，有杂物或大石块、结块水泥混入拌合料中；砂、石含水率过大，引起管壁粘结；喷射作业结束后，喷射机未进行清洗，储料筒内壁有灰、砂粘结，以后在运转中有大块粘结物脱落；输料胶管内壁磨损后翻起，造成输料不畅，堵塞；输料管漏风，风压降低；输料管出现死弯或弯度过大；喷射风压过低或风量不足。排除方法：立即停止上料，并停机关风，打开排气阀，放出罐内压缩空气；找出堵塞部位；如在输料管堵塞，可将胶管托起，用木棍沿堵塞部位的前端逐渐向堵塞部位敲打至胶管松软，如在喷出弯管或在喷枪出口处堵塞，可卸下弯管或喷枪，用铁条疏通；最后打开风阀送风，排出积料。预防措施：喷射机在使用前或结束后，要检查、清理料罐中的余料杂物，停止工作时，上料口应加盖盖严，防止杂物、石子掉入；严格掌握操作顺序，并在操作过程中经常用木槌敲打罐体，使拌合料不致粘结在料罐内壁；把好材料筛选质量关，在喷射机的上料口处再增设一道筛子；对已磨损的输料管要及时包扎或更换；输料胶管的弯度要适宜，避免死弯；喷射前要检查风压、风量，风压或风量不足时不