关于隧道工程喷射混凝土的探究

关于隧道工程喷射混凝土的探究

刘潼

刘潼

中国水利水电第四工程局有限公司青海西宁810000

摘要：随着我国经济和科技的快速发展，促进了我国交通工程事业的蓬勃发展和施工技术的提高。我国是世界上隧道工程最多的国家。在隧道工程施工中，由于喷射混凝土具有较高的密实度、强度和防水性能，同时，它还能够有效的减少施工工序，施工操作方便灵活优点。喷射混凝土技术凭着自身的优势得到广泛的应用。喷射混凝土也是围岩开挖后初期支护的重要内容。本文对隧道喷射混凝土的分类与特点进行研究，并分析了隧道喷射混凝土施工工艺控制要点，探讨了如何进行喷射混凝土施工质量检测。

关键词：隧道工程；喷射混凝土；质量检测

1、喷射混凝土的分类及特点

喷射混凝土是使用喷射机械将快凝混凝土喷射到岩石或结构的表面以增强和保护岩石或结构的方法。喷浆混凝土施工可以将混凝土的运输、灌注和压实整合到一个单一的过程中，不需要或只用最少的模板，适用于狭窄区域的作业，并且可以应用于不同方向的薄层混凝土，因此适用于矿井和交通隧道、水工隧道和各种地下工程的喷射和锚固支撑，地下水池、水池和大型管道的抗渗混凝土施工，砌体和混凝土结构的加固和修补，斜坡、基坑、游泳池的墙壁和游泳池，复杂形状的薄壁结构、钢结构的保护层以及热炉的内衬和修理等。喷射混凝土具有加速施工进度、强度增长快、密实性好、施工准备简单、强度高适应性等优点，但也存在结构厚度很难把握、回弹量较大、表面不平整、劳动条件较差等缺点。

目前隧道工程中常用的复合支护是喷射混凝土或射流钢纤维混凝土。主要的喷雾方法包括干喷雾和湿喷雾。喷嘴处的喷射混凝土的状态可分为干混法和湿法混合法。干混法是将水泥、沙子和石头在干燥状态下均匀混合并用压缩空气送入喷嘴的方法并与加压水混合。该方法必须由熟练人员操作。水灰比应该很小、石头必须连续分级、粒度不应太大、水泥的量不能太小。一般情况下，混凝土的强度可以达到28-34MPa，附着力好，但由于射流速度大、扬尘污染和反弹条件更为严重，其使用受到一定限制。湿法混合法通过注浆泵将混凝土混凝土输送到喷头，然后用压缩空气进行喷灌。施工后应进行混合喷涂以减少稠度变化。

2、隧道工程喷射混凝土的关键技术

2.1喷射混凝土的回弹量控制

一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。如何通过技术改进和加强管理来降低喷射混凝土的回弹量，回弹量控制在15％左右最佳。

2.1.1分层、分段及分片喷射

分段长度不宜大于6m，分块大小不超过一榀拱架间距或3m×3m（素混凝土地段）；分层喷射时，一次喷射混凝土厚度不小于40mm，后一次喷射应在前一层终凝后进行；复喷混凝土的厚度：拱部为50mm～100mm,边墙为70mm～150mm。严格按照先墙后拱、先下而上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力而滑动或脱落。

2.1.2控制喷嘴距离(喷射距离)和角度

喷嘴和岩石喷射表面应尽可能垂直。当喷射距离为1.5m-2.0m时，混凝土回弹量较小。如果喷射距离太大或太小，回弹会增加；喷嘴长度一般只有0.5-0.6m。喷头延伸至1.2-1.5m，喷头距离岩面约2.0m处喷雾；喷雾器应反复缓慢螺旋喷射，螺旋直径约20-30cm，这样既保证了混凝土的致密性，又减少了反弹。

2.1.3严格控制风压

压力过大会造成喷射速度过快，增加骨料回弹量，从而增加回弹量，但混凝土致密性好；过小的风压会削弱喷射力，造成混凝土致密性差甚至不能满足设计和规格要求。通过实际经验，在上下台阶共同作用的情况下，上台阶的风压达到约0.7MPa，下中间台阶风压达到0.5MPa左右，回弹量最小。

2.1.4原材料的控制

水泥应为P.042.5普通硅酸盐水泥；细骨料应为坚硬的耐磨砂或粗细砂，细度模数大于2.5，含水率应控制在5％-7％；粗骨料应该是粒状的。直径不超过15mm且连续级配、坚固耐用的碎石；其他原材料如水分和添加剂应符合相关规格要求。

2.1.5配合比的控制

应通过实验室试验和现场试验选择混凝土的最佳混合比。硅酸盐水泥是优选的，普通硅酸盐水泥并且强度等级不低于32.5MPa。当有防冻要求时，或钢纤维混凝土不低于42.532.5Mpa；橡胶骨比为1：4至1：5，水胶比为0.4-0.5，砂率为45％-60％，喷射混凝土坍落度为80-130mm。配合比及拌制的均匀性每班检查不少于一次。

2.2喷射混凝土厚度的控制

喷浆的厚度应在设计厚度和规格的允许误差范围内。从施工现场的角度看，喷射混凝土在单个隧道中普遍较薄，存在风险。由于最初的支护将共同控制与围岩相同的岩石变形的释放，以确保下一步的安全过程和隧道结构的稳定性，是主要受力者。如果喷射混凝土存在裂缝，原则上还需要及时进行额外喷射，并采取其他加固措施来控制围岩变形。在局部喷涂混凝土过厚的情况下，在悬挂防水板之前必须先移除突出的混凝土。由于这种情况可能会破坏防水板，因此更容易在防水板之间形成点接触主支撑和二级衬砌，导致二级衬砌表面局部应力集中和开裂。

2.3喷射混凝土强度检测

井坡隧道属于高速铁路隧道，依据《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010/J1149-2011）,喷射混凝土强度检测试件的制作方法有三种，分别是：

2.3.1喷大板切割法

将混凝土喷射在45*35*12cm（可制成6块）或45*20*12cm（可制成3块）的模型内，当混凝土达到一定强度后，加工成10*10*10cm的立方体试件，在标准条件下养护至28d进行试验（精确至0.1Mpa）。其优点是可以进行标准试验，而且是在现场制模、养护，基本能反映现场喷射混凝土的强度。缺点是制模时，混凝土回弹量较大，较难操作；并且需要切割，增加了工作量。

2.3.2凿方切割法

当对采用喷大板切割法检测的强度有怀疑时，可采用凿方切割法。凿方切割法应在已喷好的经14d左右养护的支护上，用凿岩机打密排钻孔，取出长35cm、宽15cm的混凝土块，加工成10*10*10cm的立方体试件，在标准条件下养护至28d进行试验（精确至0.1Mpa）。其优点是：由于试块直接取自现场结构物，因此该实验能直接反映现场喷射混凝土的强度。其缺点是工作量大、检测成本高、耗时费力，而且对现场结构造成较大破坏；另外，在取样及加工过程中，有可能对混凝土试块造成不利影响。

2.3.3钻孔取芯法

当对采用喷大板切割法检测的强度有怀疑时，可采用钻孔取芯法。钻孔取芯法应在具有28d强度的支护上，用钻孔取芯机钻取并加工成长10cm、直径10cm的圆柱体进行试验（精确至0.1Mpa）。其比起前两种检测方法来更加直观、准确、可靠。但是其缺点也比较大：费用高，费时较长，且对混凝土造成局部损伤，因而大量的钻芯取样往往受到限制。

3、结语

总而言之，喷射混凝土在隧道施工中应用已经非常广泛，喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况。所以对喷射混凝土施工，必须按质量控制系统的要求，通过各种措施加强质量管理，使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]高治永.探讨隧道工程喷射混凝土施工技术及质量控制[J].门窗,2017(02):94.

[2]王采成.客运专线隧道工程喷射混凝土施工质量控制的研究[J].建材世界,2011,32(02):45-47+71.