混凝土机械手湿喷技术在长大隧道中的应用

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３３２０ｍ／ｈ；拱部喷混凝土速率为１５ｍ／ｈ；边墙喷混凝土
图２喷射混凝土质量Ｆｉｇ．２Ｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｈｏｔｃｒｅｔｅ表２喷射混凝土试块现场试压数据Ｔａｂｌｅ２Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｓｈｏｔｃｒｅｔｅｓａｍｐｌｅ
２．５湿喷机械手喷射工艺流程作业要点１）混凝土必须满足：最大粒径不超过１．５ｃｍ和坍落度１４～１８ｃｍ范围内。２）保证稳定的工作风压，机械手自身配备空压机，工作风压在０．２～０．４ＭＰａ比较适宜，同时工作风压的大小与混凝土的和易性有关，和易性越好，所需工作风压较小，反之则偏大
［２］
，能够实现人机对话、施喷数据设置、记录储存、
即时显示喷射工况、故障警告等先进的自动控制系统，以保证喷射混凝土过程中的安全、高效，以及喷射混凝土的质量，因此能够从整体上控制速凝剂用量。２．４机械手湿喷工艺流程
［５］见图１。
喷射混凝土配合比设计重点应放在混凝土和易性和速４～１８ｃｍ，并具有凝剂的选择上，要保证坍落度控制在１
［ ห้องสมุดไป่ตู้ ］
１工程概况
长洪岭隧道起止里程为ＤＫ１７０＋３００～ＤＫ１８３＋５９４，全长１３２９４ｍ，隧道进口位于重庆市丰都县龙河镇柏木园村，交通条件较好。区内植被发育，进口段地形陡峻。斜坡地带多为农田，民房较多，隧道设计为双线单洞隧道，围岩以Ⅲ 级为主，洞口浅埋段为 Ⅳ、 Ⅴ级围岩。长洪岭隧道穿越地层主要为泥岩、砂岩以及水平缓倾岩层，构造较简单，地层单斜，隧道临近石柱向斜核部，岩层倾角较小，走向变化较大，节理发育，岩体破碎，岩质较软，易风化和软化，受不利节理切割作用，隧道开挖时易出现拱顶掉块、坍方等病害。
翟富强
（中铁隧道集团一处有限公司，重庆４０１１２１）
摘要：为探索长大隧道的快速湿喷技术，本文以混凝土喷射机械手在长洪岭隧道进口的实践应用为例，从初期支护混凝土的施工质量、施工效率、回弹量、作业环境、速凝剂掺量等方面对喷射机械手湿喷混凝土的全过程进行阐述和分析，并进行总结和探讨。实践证明，在长大隧道施工中合理选择的性能优良湿喷机械手是快速掘进的关键所在，从施工进度和经济性来考虑，湿喷混凝土机械喷射手具有广阔的发展前景。关键词：混凝土；喷射机械手；湿喷技术；隧道
增刊１
翟富强：混凝土机械手湿喷技术在长大隧道中的应用
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２机械手湿喷工艺
２．１喷射混凝土机械设备选型长洪岭隧道进口在施工初期采用小型湿喷机具进行喷混凝土施工，但在施工过程中发现采用小型湿喷机施工存在环境污染指数高、外加剂掺量不准、存在施工盲区、施工进度缓慢等问题，无法满足隧道施工的要求；随后引进Ｓｉｋａ－ＰＭ５００ＰＣ湿喷机械手，Ｓｉｋａ－ＰＭ５００ＰＣ机械喷射手为西班牙制造
水－添加剂系统、空压机、高压清洗液压系统、空气－水泵、电缆盘和底盘等。主要配套的设备有ＪＳ７５０拌合机（采用计算机自动计量系统管理，喷射混凝土的生产，分区进料，并能够打印和存储拌合记录）、２～４台混凝土运输车。２．２混凝土配合比喷射混凝土配合比与喷射混凝土强度、回弹率、初
３］喷层厚度有密切相关［。根据设计强度确定水灰比后，
凝剂；ＰＬＣ对混凝土和速凝剂流量同步程序控制，保证速凝剂的最优掺量；可以根据实际情况通过液态添加剂计量输送装置ＡＬ－４０３．５调整速凝剂的掺量，一般起拱线以下采用３％的速凝剂掺量，起拱线以上采用５％的速凝剂掺量，拱部采用７％的速凝剂掺量。Ｓｉｋａ－ＰＭ５００ＰＣ湿喷机配置的ＭＡＣＥ３００系统
ＺＨＡＩＦｕｑｉａｎｇ
（Ｔｈｅ１ｓｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．ｏｆＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＴｕｎｎｅｌＧｒｏｕｐ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２１）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｉｎｔｏｔｈｅｆａｓｔｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｓｅｄｉｎｌｏｎｇｔｕｎｎｅｌｓ，ｒｏｂｏｔｅｘｅｃｕｔｅｄｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｒｅｓｐｅｃｔｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｒｅｂｏｕｎｄ，ｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒａｍｏｕｎｔ．Ｔｈｅｎｔｈｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｂｏｔｅｘｅｃｕｔｅｄｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣｈａｎｇｈｏｎｇｌｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｓｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅａｄｏｐｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｒｏｂｏｔｓｉｓｔｈｅｋｅｙｏｆｒａｐｉｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇｏｆｌｏｎｇｔｕｎｎｅｌｓ．，ｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｒｏｂｏｔｓｈａｖｅａｂｒｏａｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．ＦｒｏｍｔｈｅｖｉｅｗｐｏｉｎｔｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄａｎｄｅｃｏｎｏｍｙＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇ；ｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｒｏｂｏｔ；ｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｔｕｎｎｅｌ行详细的阐述，为类似工程的施工组织提供借鉴。
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隧道建设第３０卷将生产的混凝土在喷头处，利用设备自带液态添加剂计量输送装置，精确添加速凝剂，保证不同部位的喷射混凝土与速凝剂的充分结合，保证喷射混凝土的强度。）验证喷射混凝土的抗压强度现场实测数据（详见表２能够达到设计要求。现场采用预埋钢筋，分层喷射，覆盖钢筋来保证喷射混凝土的厚度。
＋中图分类号：Ｕ４５５ ·４８１文献标志码：Ｂ文章编号：１６７２－７４１Ｘ（２０１０）增刊１－０３４６－０４
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲｏｂｏｔｅｘｅｃｕｔｅｄＷｅｔＳｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＬｏｎｇＴｕｎｎｅｌｓ
０引言
随着高铁技术的发展，长大隧道在新建铁路线路中所占的比例亦逐渐增大，为保证长大隧道快速安全施工，对隧道的初期支护提出更高的要求，传统干喷法已经无法满足隧道施工质量、环保、职业健康方面的要求，而且工效较低，采用机械化喷射混凝土作业成为喷射混凝土技术发展的一种趋势，同时喷射混凝土机械正向着高效、安全、环保、实用和自动化方向发展
４］５％以内［。良好的黏聚性，考虑混凝土回弹率控制在１
长洪岭隧道进口喷射混凝土的配合比详见表１。
图１喷射机械手喷混凝土工艺流程图Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｅｘｅｃｕｔｅｄｂｙｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇｒｏｂｏｔ
［２］
表１喷射混凝土配合比Ｔａｂｌｅ１Ｍｉｘｉｎｇｒａｔｉｏｏｆｗｅｔｓｈｏｔｃｒｅｔｅ
设计混凝土粗骨料细骨料水泥水标号（碎石）（河砂）１Ｃ２５４６０６８１１０２１２００４．６减水剂速凝剂ＭＥＹＣＯＳＡ１６０型液体无碱速凝剂５％２３
。
目前隧道初期支护喷射混凝土湿喷法施工通常有２种方式：一种是采用普通卧式湿喷机进行作业；另一种采用移动喷射混凝土机组（简称机械手）进行作业。通过移动喷射混凝土机械手长洪岭隧道进口施工中的应用，从施工质量、施工效率、回弹量、作业环境等方面进
收稿日期：２０１０－０５－０８；修回日期：２０１０－０５－３０作者简介：翟富强（１９８０ —），男，河南沁阳人，２００５年毕业于西南交通大学土木工程专业，本科，工程师，从事隧道与地下工程技术管理工作。
［６］
。
３）喷射前，在机械手到达作业区域后，利用自带高压风对岩面进行１次清理，清理受喷面上的浮沉、岩屑，保证初喷混凝土与岩面的有效粘结，以提高喷射混凝土的附着力。４）要求机械手操作人员具有一定的经验和熟练程度，喷混凝土过程中，要求机械手的喷头与岩面垂直，距离在０．８～１．２ｍ范围内，喷射混凝土应划分区域，分层喷射。从底部向拱部自下而上进行喷射，整体先初喷１层，喷射厚度为３～５ｃｍ，然后复喷至设计厚度。５）喷射过程中，初喷第１层的厚度非常关键，由于速凝剂的初凝和终凝需要经过一段时间，初喷厚度过大，容易使速凝剂尚未凝结，新喷射混凝土覆盖上来，引起较大的回弹。６）操作人员根据不同的喷射部位，调整喷混凝土速率和速凝剂的掺加量。边墙喷混凝土速率为１８～
隧道建设第３０卷增刊１ｏｌ．３０Ｓｕｐ．１Ｖ２０１０年８月Ａｕｇ．２０１０ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
混凝土机械手湿喷技术在长大隧道中的应用
１．４８０２．２２００．４３５１％
２．３速凝剂添加在喷混凝土过程中，Ｓｉｋａ－ＰＭ５００ＰＣ湿喷机配置
［２］Ｌ－４０３．５，精确添加速液态添加剂计量输送装置Ａ
，最高喷射混
３凝土速度能达到３０ｍ／ｈ，主要由混凝土泵、喷射臂、