高速公路隧道工程中混凝土濕噴應(yīng)用

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摘要：在高速公路隧道施工中，混凝土濕噴機(jī)械手到了廣泛應(yīng)用，其能夠給機(jī)械化施工模式的實(shí)現(xiàn)提供重要支持，在保證施工安全、提高質(zhì)量、減輕員工工作壓力等方面均具有突出的作用。為充分發(fā)揮出濕噴機(jī)械手的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，必須加強(qiáng)探索，把握技術(shù)要點(diǎn)，合理操作機(jī)械設(shè)備。鑒于此，著重圍繞濕噴混凝土機(jī)械手的應(yīng)用要點(diǎn)展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；濕噴施工；機(jī)械手；參數(shù)控制

1噴射機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

某工程選取的混凝土濕噴機(jī)械為Aliva-500型噴射機(jī)，其具有如下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：噴槍運(yùn)行姿態(tài)穩(wěn)定，能夠與受?chē)娒姹３执怪钡奈恢藐P(guān)系，噴射全過(guò)程中始終維持最佳的噴射距離，以免因距離異常而出現(xiàn)混凝土回彈量偏大的情況?？煽匦暂^好，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況提前確定噴漿作業(yè)軌跡，實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)械設(shè)備沿著既定的軌跡高效推進(jìn)，由此降低質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生幾率，減少材料的浪費(fèi)量。噴射壓力以及角度均可調(diào)，無(wú)需搭設(shè)特定的噴漿作業(yè)平臺(tái)。經(jīng)濟(jì)高效，正常情況下僅由1名專業(yè)人員參與即可，并且依托于濕噴機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)際噴射效果較佳。

2濕噴混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1施工準(zhǔn)備

噴射支護(hù)前，先處理作業(yè)面的危石以及欠挖部分，而后用高壓風(fēng)深度清理。局部含水量較大時(shí)，為緩解水侵蝕問(wèn)題，埋設(shè)盲管，集中引排水。根據(jù)工程要求，選擇合適型號(hào)的機(jī)械設(shè)備，檢驗(yàn)性能，無(wú)異常狀況后方可投入使用。隧道施工環(huán)境較為封閉，光線、通風(fēng)等基礎(chǔ)條件較差，因此適配照明設(shè)施、通風(fēng)設(shè)備等，營(yíng)造良好的施工條件。根據(jù)設(shè)計(jì)厚度，在巖面打入短鋼筋，標(biāo)出刻度，形成醒目的標(biāo)記。在使用粗骨料前，先安排過(guò)篩處理，以免因超粒徑材料的使用而影響施工效果。其他各類材料均要滿足要求。

2.2原材料的選取

選取32.5R的硅酸鹽水泥或強(qiáng)度等級(jí)更高的水泥。選取JL-20液體速凝劑，其用量取水泥用量的1.5%~2.0%。選取連續(xù)級(jí)配河砂或山砂，亦可使用優(yōu)質(zhì)的機(jī)制砂。選取的粗骨料最大粒徑不得超過(guò)15mm，滿足連續(xù)級(jí)配的要求，以瓜米石為宜。2.3混凝土配合比設(shè)計(jì)按公式（1）展開(kāi)計(jì)算，確定混凝土的適配強(qiáng)度f(wàn)：f=f0+1.645δ（1）式中：f0——設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；δ——混凝土標(biāo)準(zhǔn)差，取4.0。水泥用量取380~450kg/m3，考慮施工所用噴射機(jī)的性能參數(shù)（著重關(guān)注輸送管的直徑），確定粗骨料的最大粒徑，即15mm；砂率為55%~60%；水灰比根據(jù)輸送軟管的直徑、輸送長(zhǎng)度等條件而定，取0.45~0.60。坍落度取80~120mm。速凝劑用量取水泥用量的1.5%~2.0%，為了保證速凝效果，以2%最為適宜。經(jīng)綜合分析后，確定C20噴射混凝土的配合比，具體如表1所示。

2.4噴射機(jī)風(fēng)壓的控制

開(kāi)機(jī)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的風(fēng)壓，保證合理性。噴射時(shí)，加強(qiáng)對(duì)噴嘴風(fēng)壓的檢測(cè)與控制，要求該值穩(wěn)定在0.2MPa，否則將出現(xiàn)明顯的混凝土回彈現(xiàn)象。各噴射部位的風(fēng)壓傳送距離存在差異，因此遵循動(dòng)態(tài)化施工的原則，通過(guò)對(duì)噴嘴出料狀況、漿液粘附程度等情況的分析，動(dòng)態(tài)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)壓，保證該項(xiàng)參數(shù)的合理性。

2.5噴射量及速凝劑用量的控制

噴射機(jī)電機(jī)運(yùn)行后，用手輪調(diào)整噴射量，具體調(diào)整幅度視風(fēng)量以及工程噴射要求等條件而定。顯示屏的人機(jī)交互特性良好，液體速凝劑可進(jìn)入配比菜單，根據(jù)預(yù)先確定的要求設(shè)定速凝劑的用量，即取水泥用量的2%。

2.6噴射

按照先墻后拱、自下而上的基本順序噴射。隧道噴射施工中，優(yōu)先考慮的是兩側(cè)邊墻底部，隨著噴射工作的持續(xù)開(kāi)展，最后在拱頂中心線處閉合。噴射過(guò)程中嚴(yán)格控制噴頭的姿態(tài)，使其與受?chē)娒娉蚀怪蔽恢藐P(guān)系。噴射交角偏小時(shí)，將明顯加大混凝土的回彈率，導(dǎo)致噴射到位的混凝土缺乏足夠的密實(shí)性。因此，必須做到其垂直于巖面噴射，將回彈率控制在相對(duì)較低的區(qū)間內(nèi)，保證噴射效果。噴射施工期間應(yīng)有足夠的風(fēng)壓，若噴頭與受?chē)娒骈g距過(guò)小，高壓風(fēng)會(huì)吹散存在于受?chē)娒娴幕炷?，隨之加大回彈量。對(duì)此，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行特性以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，嚴(yán)格控制噴頭的姿態(tài)，使其與巖面保持1.2~1.5m的距離。噴射施工中，規(guī)范操作機(jī)械設(shè)備，首先伸展機(jī)械手大臂，調(diào)整噴頭的姿態(tài)，完成邊墻底部的噴射作業(yè)。而后使小臂與地面呈平行的位置關(guān)系，調(diào)整噴頭的角度以及該裝置與受?chē)娒婢嚯x，繼續(xù)噴射。施工全流程中，盡可能保證噴頭姿態(tài)、噴頭與受?chē)娒婢嚯x的穩(wěn)定性，不宜隨意變動(dòng)。及時(shí)啟用自動(dòng)伸縮功能，控制噴頭在小臂上的自動(dòng)伸縮量。經(jīng)過(guò)來(lái)回多次噴射后，再伸展大臂（約30cm），于拱部適度翻轉(zhuǎn)小臂，大臂沿著垂直、水平的方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入下一噴射部位。以此類推，完成整個(gè)區(qū)域的噴射作業(yè)。噴射施工中遇堵管問(wèn)題時(shí)，隨即關(guān)閉噴射機(jī)及計(jì)量泵，拍打軟管，將其中的混凝土清理干凈。此后向管內(nèi)注水，深度清理軟管內(nèi)殘留的雜物，待其保持暢通后，方可恢復(fù)噴射施工。隨著骨料粒徑的提升，施工時(shí)面臨的阻力也會(huì)有所增大，進(jìn)而導(dǎo)致骨料無(wú)法成功噴出、噴頭被堵塞，影響最終施工效果，為此要控制好骨料最大粒徑。若施工巖面較臟，可利用高壓風(fēng)、水等清理表面，有效提升混凝土凝結(jié)離力，最大程度上優(yōu)化噴射效果。若施工遇到滲水巖面，則在施工時(shí)先封堵住滲水處，若滲水問(wèn)題非常嚴(yán)重、已經(jīng)形成水流，需要專門(mén)安設(shè)排水孔、掛防水板，然后才能開(kāi)始噴護(hù)施工。若噴射層厚度太大，極易受到自重的影響，出現(xiàn)錯(cuò)裂、塌落等問(wèn)題。但若噴射層太薄又會(huì)引起粗集料回彈，嚴(yán)重削弱了整體噴射效果。隨著摻量的提升，回彈也會(huì)越發(fā)顯著，混凝土噴層的密實(shí)性隨之下降。若其摻量不足，將導(dǎo)致噴層流淌下墜，出現(xiàn)微裂紋、掉塊等問(wèn)題?；诖?，施工人員在施工的過(guò)程中必須嚴(yán)格把控?fù)搅看笮?，最大程度上減少施工成本。噴射完成后，項(xiàng)目單位需盡快撤離施工機(jī)械，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。考慮到機(jī)械手所需消耗的維修成本較高，施工人員更應(yīng)重視日常的維護(hù)保養(yǎng)工作，盡可能避免其出現(xiàn)故障。

3濕噴混凝土施工注意事項(xiàng)

3.1噴射方法的合理應(yīng)用

噴射混凝土?xí)r，按照自下而上的順序進(jìn)行，在此過(guò)程中首先噴射巖面凹陷部位，使整個(gè)受?chē)娒嫫秸?，而后再繼續(xù)完成后續(xù)的噴射作業(yè)。為保證最終的噴射效果，宜采取分層、往復(fù)的噴射方法。

3.2合理分段

對(duì)上次噴射混凝土預(yù)留斜面，將此部分寬度控制在200～300mm。用壓力水全面沖洗該預(yù)留斜面，待其保持潔凈后，方可繼續(xù)于該處噴射混凝土。在采取此方法后，兩次噴射的混凝土便可共同組成完整的結(jié)構(gòu)體。

3.3合理分層

噴射時(shí)，按先墻后拱的順序操作，使其形成小螺旋形的噴射線路。繞圈直徑約30cm，為保證各圈混凝土的連接密實(shí)性，后一圈壓前一圈1/3~1/2，使其達(dá)到“圈圈相扣”的效果。噴射縱向第2行時(shí)，則要保證該行與前一行形成搭接關(guān)系，否則會(huì)影響混凝土的完整性，相鄰兩行搭接量控制在2~3cm。噴射旋轉(zhuǎn)時(shí)盡可能保持勻速，避免速度過(guò)快或過(guò)慢，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制分層的厚度[1]。分層噴射施工中，協(xié)調(diào)層間作業(yè)關(guān)系，待前一層混凝土終凝后，方可繼續(xù)噴射后一層，按照此方法逐層噴射到位。若在前一層混凝土終凝1h后再組織噴射作業(yè)，需用高壓風(fēng)和清水全方位沖洗噴射面，以免影響層間結(jié)合穩(wěn)定性。對(duì)于各層混凝土厚度的控制，需要視實(shí)際施工情況而定，在合理分層厚度下，混凝土應(yīng)當(dāng)無(wú)滑移、無(wú)墜落。不同部位的分層厚度有所差異，通常拱部各層厚度以5~10cm為宜，邊墻部位的厚度增加至7~15cm。無(wú)論何種分層方式，均要盡可能保證各層厚度的均勻性。

3.4噴射中的注意事項(xiàng)

噴射施工期間嚴(yán)格控制噴射風(fēng)壓，該值過(guò)大時(shí)，噴射速度也將加大，明顯增加混凝土的回彈量。因此，噴射機(jī)啟動(dòng)后需要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)壓的觀測(cè)，待起始風(fēng)壓達(dá)到0.5MPa后方可操作，并根據(jù)實(shí)際噴射情況對(duì)風(fēng)壓做動(dòng)態(tài)化的調(diào)整。通常拱部的噴射風(fēng)壓為0.4~0.65MPa，邊墻部分0.3~0.5MPa。合理控制噴射角度，使混凝土被有效噴射至巖面上。理論上，噴嘴與噴射巖面需呈90°的關(guān)系，即相互垂直，但對(duì)于邊墻部位，宜將噴頭適當(dāng)下俯10°左右，以避免粗骨料直接與受?chē)娒娼佑|，進(jìn)而達(dá)到控制回彈的效果。為使噴射到位的混凝土在短時(shí)間內(nèi)凝固，可摻入適量的速凝劑。此時(shí)該材料的用量成為重點(diǎn)控制對(duì)象。若速凝劑的摻入量偏少，混凝土凝固的效果較差，混凝土成型時(shí)間延長(zhǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)相對(duì)有限；反之，速凝劑偏多，將迫使噴射到位的混凝土在極短時(shí)間內(nèi)異常凝固，急劇形成堅(jiān)固表面，從而使回彈量增大?；炷羾娚涫┕な且豁?xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的工作，需由具有資質(zhì)的員工參與其中。因此，應(yīng)注重對(duì)噴射施工人員的資質(zhì)審核，合理挑選員工，組建一支高素質(zhì)的施工隊(duì)伍。在日常施工中，要加強(qiáng)對(duì)人員的培訓(xùn)與考核，提高員工的綜合素質(zhì)，使其能夠完成回彈率試驗(yàn)、平整度試驗(yàn)等相關(guān)工作，為施工質(zhì)量保駕護(hù)航。水泥水化熱過(guò)強(qiáng)時(shí)，易導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生溫差裂縫，從而影響噴射施工效果。對(duì)此，在混凝土終凝后2h隨即安排養(yǎng)護(hù)，期間根據(jù)水泥的水化熱特性以及周邊環(huán)境（溫度、濕度），靈活調(diào)整灑水的次數(shù)以及單次灑水量，使混凝土在相對(duì)良好的條件下有效成型。通常，養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為14d。此外，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中由專員采集數(shù)據(jù)并記錄，形成完整的養(yǎng)護(hù)記錄表。

4環(huán)保措施

噴射施工過(guò)程中伴隨產(chǎn)生粉塵，會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染，這不僅限制了施工效率，也嚴(yán)重威脅了施工人員的生命安全。為了有效控制粉塵，項(xiàng)目單位可對(duì)噴射機(jī)進(jìn)行密封處理，避免其出現(xiàn)跑風(fēng)、漏氣等問(wèn)題。若施工已對(duì)周邊造成粉塵污染，可以借助通風(fēng)的方式，合理控制粉塵濃度。在噴錨的時(shí)候，應(yīng)先啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)，待其掘進(jìn)長(zhǎng)度超出2km后，可在距離噴錨作業(yè)面30m左右的位置安設(shè)抽出式通風(fēng)機(jī)，以此增強(qiáng)通風(fēng)效果。此外，為了避免粉塵威脅到施工人員的安全，施工人員開(kāi)展作業(yè)時(shí)，應(yīng)按照規(guī)定佩戴好防塵眼鏡、面罩、防護(hù)網(wǎng)等防護(hù)裝備。所有參與施工的人員在工前、工間以及工后應(yīng)接受健康體檢。若施工者先前參與過(guò)職業(yè)危害作業(yè)，則需要為其制定專門(mén)的體檢方案，成立健康監(jiān)護(hù)檔案。項(xiàng)目施工之前，項(xiàng)目單位應(yīng)成立相應(yīng)的環(huán)保、文明施工領(lǐng)導(dǎo)小組，由項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)該小組的日常工作。若施工人員處于粉塵環(huán)境下開(kāi)展施工，除了需要做好日常的灑水、通風(fēng)工作以外，施工人員則應(yīng)依照相關(guān)規(guī)定佩戴防護(hù)器具。隧道中所有排出的污水都應(yīng)經(jīng)由治理凈化后才能排出，嚴(yán)禁直接將其匯入河道中。施工過(guò)程中應(yīng)盡可能控制噪聲，以減少對(duì)周?chē)用竦挠绊?。除此之外，?xiàng)目施工完成后，所有更換下來(lái)的零配件都需要專門(mén)回收，廢油廢水等也需要及時(shí)處理，嚴(yán)禁亂倒。

5安全措施

整個(gè)施工過(guò)程必須嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，項(xiàng)目單位需根據(jù)規(guī)定做好施工設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)工作。一旦施工過(guò)程中排查出設(shè)備故障，應(yīng)及時(shí)暫停施工進(jìn)行處理。所有參與施工的人員應(yīng)接受專業(yè)培訓(xùn)，無(wú)關(guān)人員嚴(yán)禁擅自觸碰設(shè)備按鈕。設(shè)備施工時(shí)需盡可能避免出現(xiàn)安全故障，施工設(shè)備應(yīng)在允許的坡度、速度范圍內(nèi)開(kāi)展施工。操縱設(shè)備者必須依照規(guī)定正確佩戴防護(hù)裝置，避免因混凝土回彈而傷害自己。此外，在開(kāi)展噴射作業(yè)時(shí)，施工人員只能站在已經(jīng)支護(hù)好的安全區(qū)域，機(jī)器本身也應(yīng)停在初期支護(hù)完成的部位，操作人員通過(guò)機(jī)械臂伸縮到掌子面進(jìn)行噴射作業(yè)。

6結(jié)語(yǔ)

在高速公路隧道施工中，混凝土濕噴機(jī)械手到了廣泛應(yīng)用，其能夠給機(jī)械化施工模式的實(shí)現(xiàn)提供重要支持，在保證施工安全、提高質(zhì)量、減輕員工工作壓力等方面均具有突出的作用。為充分發(fā)揮出濕噴機(jī)械手的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，必須加強(qiáng)探索，把握技術(shù)要點(diǎn)，合理操作機(jī)械設(shè)備。本文圍繞濕噴混凝土機(jī)械手的具體應(yīng)用要點(diǎn)展開(kāi)了探討，希望所提內(nèi)容能夠給同仁提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]孟凡喜.高速公路分離式隧道濕噴混凝土施工技術(shù)[J].工程機(jī)械與維修,2021(5):90-91.

作者:王玖玲 單位:中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司