湿喷

湿式喷混凝土技术在半坡隧道锚喷衬砌施工中的应用

摘要：本文介绍了湿喷技术在阳涉铁路二期工程半坡隧道的具体应用，并根据湿喷技术在半坡隧道的具体应用情况总结出湿喷技术的施工方法和施工措施。

关键词：隧道湿喷技术施工实践

1 前言

目前我国大部分隧道新奥法施工的初期支护广泛普通的干式喷射混凝土施工工艺，施工工艺简单，设备简陋，存在粉尘污染严重、混凝土强度低、回弹量大的三大技术难题长期困扰着人们。

湿喷混凝土作为隧道初期支护，乃至永久支护的结构，在国外已广泛采用。我单位在秦岭隧道（18.5km）和长梁山隧道（12.7km）施工中，对湿喷混凝土施工工艺及相关技术进行了研究和应用，获得可靠的数据和参数，并在几条铁路和公路隧道施工中推广使用，取得了较好的效果和经济效益。

阳涉铁路二期工程半坡1#、2#隧道按复合式衬砌（洞口段）和锚喷衬砌设计，其中锚喷衬砌设计为8cm厚喷混凝土，占隧道长度的70%以上，是该隧道永久支护之一。隧道洞顶地质状况为石英岩夹砂岩夹薄层页岩：肉红色为主，夹有紫红色条带，岩质坚硬，性脆，硅质胶结为主，铁质胶接次之，中细粒结构中至原层状，斜交层及波痕发育，分化颇重；节理发育，间距0.1～0.5m密闭型为主，局部为新开，宽1～5mm，•部分内部由土充填，节理延续性好，锤击易沿结理面，层理面开裂，砂岩中夹有层厚0.1～0.2m厚的砂质页岩。上述地质因素引起了我们高度重视，喷射砼质量好坏及生产效率高低是直接影响半坡隧道工程进度、安全质量和经济效益的重要因素之一，施工除采取加强系统锚杆施做外，喷射混凝土选用湿喷混凝土工艺，并建立湿喷混凝土工艺线，保证了锚喷衬砌的施工质量。

2湿喷施工工艺

2.1 湿喷工艺流程

将满足要求的水泥、砂、骨料、水、减水剂按配合比（根据混凝

土和易性（坍落度8～15cm）和混凝土强度条件进行试验确定）加入搅拌机进行搅拌，搅拌好的成品混凝土用运输设备运至喷射现场，并投入湿喷机料斗，然后按照湿喷机操作规程序开机（以TK—961型湿喷机开机过程为例，见下图），以高压风作载体，把混凝土通过输送管路，以“稀薄流”形式送到喷咀，与已雾化的液态速凝剂混合后喷到受喷面上，并迅速凝固形成混凝土结构。

湿喷工艺流程框图

注：喷嘴到受喷面的距离为0.8～1.5m

2.1.1 湿喷工艺流程要点

⑴满足要求的混凝土拌和物－－和易性好、坍落度8～12cm；

⑵满足要求的速凝剂材料；

⑶按规程操作和保养湿喷机；

⑷系统风压≥0.5MPa，风量≥10m3/min，工作风压风量优化控制；

⑸喷嘴（距离、角度）优化控制。

2.1.2 湿喷机操作过程框图

TK—961型湿喷机开机过程

湿喷机喷射作业技术要点

⑴严格按以下顺序操作，打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀送

风→启动速凝剂计量泵的主电机振动器→向料斗加料；

⑵开机后注意观察风压，起始风压大于或等于0.5Mpa才能开机操作，并据喷头出料情况调整风压，边墙工作风压应控制在0.3～

0.5Mpa之间,拱部控制在0.4～0.65Mpa之间；

⑶供料应连续均匀，料斗内应有足够的存料并及时清除粒径大于15mm振动筛上的粗集料；

⑷喷头与受喷面尽量垂直，保持0.8～2m的距离，对挂有钢筋网的受喷面，喷头略倾斜，距离相对减少；

⑸喷头应均匀地按螺旋轨迹，分区段，一般不超过6m，自上而下，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径15～20cm。若受喷面不平，应先喷凹坑找平；

⑹停机严格按以下顺序操作：

关主电机、振动电机，关速凝剂计量泵，关主风阀，用水清洗速凝剂管路，通知喷射手将喷嘴从受喷面移开，依次打开主风阀、计量泵电机、主电机，清洗气料混合仓和砼管路，然后关闭主风阀、计量泵、速凝剂辅助风。

3 湿喷混凝土配合比的确定及喷料选用

3.1 原材料的选用：

⑴水泥：采用525或425普通硅酸盐水泥，每立方米混凝土水泥用量450kg。

⑵砂：以中砂为宜。

⑶碎石：最大粒径在15mm以下。

⑷减水剂：要求喷混凝土的坍落度较大，容易使喷混凝土固后产生“干裂”现象，导致支护能力的下降。在拌混凝土时加入高效减水剂（用后掺法），在同样坍落度时减水率大于12％，减水剂的掺量一般为水泥重量的0.4～0.6%。

⑸速凝剂：速凝剂的品质好坏关系到喷混凝土时回弹量的大小、初期强度的增长幅度及后期强度的损失。TK-961湿喷机需要采用液态速凝剂（铝酸盐系列），初凝时间1～4 min，终凝剂时间2～10min，根据掺量的多少（水泥重量的3～5％）调整凝结时间。速凝剂的后

期强度保存率应大于90％。该类产品一般有强碱性，使用时应注意防护。

3.2 配合比的确定

喷混凝土配合比的确定应满足以下要求：

⑴喷层的强度达到要求值，特别是初期强度要高。

⑵粘附性较好，回弹量小，喷层密实。

⑶粉尘少。

⑷不易发生堵塞管道现象。

喷混凝土水泥：砂：石=1：1.8～2.2：1.4～2，砂率为45～55％，水灰比为0.4～0.5。

4 机具配备

５人员配备

湿喷机司机需经专门培训，持证上岗，正常情况下人员配备如下表：

6 湿喷综合效益分析

通过长梁山隧道和半坡隧道施工实践表明，湿喷具有以下几个方

面的效益：

1.宏观综合效益

湿喷效益主要体现在提高效率、加快进度、降低成本、保证施工安全等宏观综合效益方面。采用湿喷混凝土，强化初期支护后，可在软弱围岩地层条件实现全断面开挖技术。

2.经济效益：

⑴设备购置：每台湿喷机较干喷机贵10万元，若每台按混凝土计5000m3，则设备购置费高出20元/m3。

⑵材料消耗：根据统计资料，结合板、喷咀、钢衬板、喷射管的消耗摊入喷混凝土中计成本34.1元/m3与干（潮）相比基本持平。

湿喷使用的液态速凝剂较干（潮）喷高约80元/m3。

以上两项湿较干（潮）喷高出约100元/m3。

⑶减少回弹量约20％，若喷混凝土单价按600元/m3计，则可减少损失120元/m3，同时因回弹量的减少缩短作业时间，加快了生产进度。

由此可见湿喷仅降低回弹节约材料一项就可抵消设备购置和液态速凝剂材料消耗所产生的价差并有盈余。

3.社会效益：

隧道作业人员以患矽肺病者最多，给职工造成终身痛苦，也给企业和社会带来额外的经济支出。而隧道作业以喷混凝土粉尘最多，危害最大。湿喷粉尘小，在咀旁的粉尘量仅是干（潮）喷粉尘量的1/6，改善了作业环境，大幅度减少了职业病的病源。

水灰比得到控制，保证了初期支护的强度质量，提高了洞内施工的安全度，这对软弱围岩的施工更为重要。

4.速度效益

⑴回弹率的减少，相当于又间接地提高了生产效率，减少了隧道作业的循环时间，为隧道的快速施工创造了条件。

⑵湿喷一次喷层厚，可以减少达到设计喷层厚度的次数，简化工序从而提高施工进度。

⑶湿喷机本身生产率高，同时湿喷机塑性混凝土为紧方，而干喷