隧道工程噴射混凝土質(zhì)量控制探究

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摘要：噴射混凝土是隧道工程中常見(jiàn)的施工技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣、強(qiáng)度高、支護(hù)工作量小等優(yōu)勢(shì)，可以切實(shí)滿足隧道工程的襯砌支護(hù)施工需求，與鋼拱架組成穩(wěn)定的聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，起到控制隧道周邊圍巖變形的作用，對(duì)安全生產(chǎn)施工目標(biāo)的貫徹落實(shí)有著重要意義。為有效發(fā)揮噴射混凝土施工技術(shù)作用，對(duì)隧道工程噴射混凝土施工質(zhì)量控制問(wèn)題進(jìn)行探討，提出質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：隧道工程；噴射混凝土；質(zhì)量控制

1隧道工程噴射混凝土材料質(zhì)量控制

1.1原材料質(zhì)量控制

1.1.1拌合水隧道工程施工普遍選擇使用酸堿值適中、經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理的生活用水作為混凝土拌合水。拌合水pH值過(guò)大或過(guò)小、硫酸鹽含量超過(guò)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，將影響混凝土攪拌質(zhì)量、凝結(jié)硬化效果。例如，在使用硅酸鹽水泥時(shí)，如果拌合水的pH值小于4，混凝土在產(chǎn)生水熱化反應(yīng)時(shí)將出現(xiàn)水分快速蒸發(fā)現(xiàn)象、孔隙率有所提升，最終導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，內(nèi)部形成大量毛細(xì)孔。因此，應(yīng)提前對(duì)拌合水的pH值、硫酸鹽含量等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，去除水體中混入的各類雜質(zhì)。

1.1.2骨料在骨料材料投入使用前，檢查骨料粒徑，如骨料實(shí)際粒徑過(guò)大、與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不符，則禁止使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的骨料，避免對(duì)混凝土強(qiáng)度造成影響。例如，在使用大粒徑骨料材料時(shí)，則骨料與泥漿接觸面積會(huì)縮小，可能出現(xiàn)混凝土攪拌不均現(xiàn)象。此外，為改善混凝土材料性能，在條件允許前提下，應(yīng)配置碎石作為骨料，碎石表面結(jié)構(gòu)粗糙，可以起到改善混凝土界面粘結(jié)效果的作用。將碎石骨料的粒徑值控制在15mm以內(nèi)，將骨料含水率控制在6%左右。

1.1.3水泥從材料選擇角度來(lái)看，應(yīng)配置具有較高強(qiáng)度、良好抗?jié)B性能的水泥品種，如標(biāo)號(hào)不小于42.5的硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等等。而在特殊施工條件下，也可選擇配置早強(qiáng)水泥。簡(jiǎn)單來(lái)講，根據(jù)工程實(shí)際情況、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件而定。在水泥材料貯存期間，定期開展清查盤點(diǎn)工作，檢查水泥材料是否產(chǎn)生潮濕受損、結(jié)塊等質(zhì)量問(wèn)題。

1.1.4外加劑以使用最為常見(jiàn)的速凝劑為例，提前對(duì)速凝劑開展相溶性實(shí)驗(yàn)等一系列實(shí)驗(yàn)，確定速凝劑質(zhì)量達(dá)標(biāo)、摻入速凝劑的混凝土初凝與終凝時(shí)間符合預(yù)期要求后，再將速凝劑投入使用。同時(shí)，定期檢查所儲(chǔ)存速凝劑是否出現(xiàn)潮濕變質(zhì)現(xiàn)象，嚴(yán)格控制速凝劑摻量。

1.2科學(xué)設(shè)定配合比方案

為保證所制備混凝土材料性能符合使用要求，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)工程情況、設(shè)計(jì)要求，科學(xué)制定混凝土配合比方案，準(zhǔn)確計(jì)算水泥、拌合水、砂石、速凝劑、高效減水劑等材料的用量比例。同時(shí)，組織開展混凝土試拌作業(yè)，將試品送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告對(duì)配合比方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，明確各類原材料的用量最優(yōu)值。

1.3混凝土材料質(zhì)量檢測(cè)

在混凝土攪拌完畢后，依次對(duì)混凝土材料的抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等性能進(jìn)行檢測(cè)。例如，可選擇采取切割鉆芯檢測(cè)技術(shù)，工作人員操縱鑿巖機(jī)等設(shè)備從混凝土試件中取出適當(dāng)規(guī)格尺寸的立方體石塊，在混凝土養(yǎng)護(hù)28h后開展抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。隨后，將檢測(cè)結(jié)果與《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)范文件進(jìn)行對(duì)照分析。確定混凝土材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，方可將其投入使用。

2隧道工程噴射混凝土厚度控制

2.1控制設(shè)計(jì)與實(shí)際差

隧道工程噴射混凝土施工受到人為等因素影響，常出現(xiàn)局部混凝土層薄厚不均問(wèn)題，大大降低了混凝土襯砌結(jié)構(gòu)性能，同時(shí)也影響圍巖變形控制效果，還會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，這也是噴射混凝土施工技術(shù)的主要應(yīng)用難題。為及時(shí)處理混凝土層薄厚不均問(wèn)題，減小設(shè)計(jì)厚度與實(shí)際厚度二者間的偏差值，施工技術(shù)人員可選擇采取激光斷面、鑿孔檢查等方式來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估各部位混凝土層厚度，將厚度測(cè)量值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對(duì)照分析，如若二者偏差值超過(guò)允許范圍，則表明該部位存在混凝土層薄厚不均問(wèn)題，要求施工班組進(jìn)行返工處理。以鑿孔檢查法為例，在混凝土噴射結(jié)束一定時(shí)間后，施工人員使用短釬在混凝土層上鑿設(shè)若干孔洞，檢查噴層厚度、標(biāo)記各斷面結(jié)構(gòu)中的混凝土缺陷位置。在搭設(shè)鋼拱架作為前期支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，混凝土層易出現(xiàn)裂縫、漏筋、薄厚不均等問(wèn)題，施工人員對(duì)缺陷部位進(jìn)行補(bǔ)噴處理、封閉裂縫即可。此外，混凝土層設(shè)計(jì)厚度與實(shí)際厚度產(chǎn)生過(guò)大偏差問(wèn)題的產(chǎn)生是由于施工人員違規(guī)操作或是使用鋼筋頭等物體作為厚度評(píng)判標(biāo)志物。因此，為提前預(yù)防這項(xiàng)施工問(wèn)題的出現(xiàn)，應(yīng)做好施工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管工作，及時(shí)制止違章操作、錯(cuò)誤施工行為，采取有效處理措施。同時(shí)，將鋼筋頭等標(biāo)志物焊接固定在支護(hù)結(jié)構(gòu)上，避免出現(xiàn)厚度標(biāo)志物脫落問(wèn)題。

2.2混凝土噴射過(guò)程控制

在混凝土噴射過(guò)程中，為嚴(yán)格控制混凝土層厚度，預(yù)防各類施工問(wèn)題出現(xiàn)，應(yīng)采取以下質(zhì)量控制措施：首先，重點(diǎn)檢查隧道工程現(xiàn)場(chǎng)情況，如若隧道周邊圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性不足、存在局部松動(dòng)現(xiàn)象、缺乏足夠抗力時(shí)，采取相應(yīng)處理措施，如清除松動(dòng)巖塊、加大混凝土噴層厚度。其次，在混凝土噴射完畢后，檢查隧道工程混凝土初期與襯砌結(jié)構(gòu)是否形成空洞現(xiàn)象，對(duì)鋼拱架與強(qiáng)度較弱部位進(jìn)行補(bǔ)噴處理，采取打孔注漿法填補(bǔ)混凝土空洞區(qū)，預(yù)防防水板擠破問(wèn)題、漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.3局部噴射混凝土過(guò)厚問(wèn)題處理措施

混凝土噴射過(guò)程中，常出現(xiàn)局部混凝土層過(guò)厚問(wèn)題，如沒(méi)有得到及時(shí)解決，會(huì)導(dǎo)致防水板頂破、二次襯砌結(jié)構(gòu)表面裂縫、局部應(yīng)力集中等問(wèn)題出現(xiàn)。因此，施工技術(shù)人員必須重點(diǎn)檢查所噴射混凝土層厚度是否超標(biāo)，及時(shí)鏟除混凝土突出部位，將實(shí)際厚度值控制在合理范圍內(nèi)。對(duì)混凝土層厚度進(jìn)行二次檢查，確定局部混凝土過(guò)厚問(wèn)題得到有效解決后，再開展后續(xù)掛防水板作業(yè)。

3隧道工程噴射混凝土回彈量及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

3.1回彈量控制

在隧道工程噴射混凝土施工中，混凝土在凝結(jié)硬化期間會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土表面強(qiáng)度產(chǎn)生一定程度的變化。而回彈量作為檢驗(yàn)混凝土強(qiáng)度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，如若混凝土回彈量過(guò)大，則表明混凝土強(qiáng)度不足，會(huì)加大混凝土裂縫等質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)率。因此，在噴射混凝土施工中，應(yīng)重點(diǎn)控制混凝土回彈量，將回彈量控制在15%~24%區(qū)間范圍內(nèi)即可。為實(shí)現(xiàn)這一目的，需要采取以下控制措施：①技術(shù)人員根據(jù)隧道工程現(xiàn)場(chǎng)情況，準(zhǔn)確計(jì)算混凝土噴射水壓，根據(jù)表面結(jié)構(gòu)光滑度要求來(lái)適當(dāng)調(diào)整水灰比。目前來(lái)看，在多數(shù)隧道工程中，水灰比的最優(yōu)值為0.45~0.50；②重點(diǎn)對(duì)所使用砂石材料質(zhì)量、粒徑進(jìn)行檢查，改善砂石材料級(jí)配；③綜合分析工程作業(yè)條件要求、現(xiàn)場(chǎng)粉塵與風(fēng)壓情況、回彈量限制程度等因素，在其基礎(chǔ)上合理選擇混凝土噴射工藝，如采取濕噴工藝；④定期清理隧道周邊圍巖表面結(jié)構(gòu)附著的粉塵污漬；⑤確保受噴面、噴頭噴射方向二者穩(wěn)定保持為垂直狀態(tài)，將間隔距離控制在0.9m左右，將傾角控制在10°以內(nèi)。施工人員緩慢移動(dòng)噴頭開展混凝土噴射作業(yè)，要求噴頭保持勻速移動(dòng)狀態(tài)；⑥根據(jù)工程情況，合理設(shè)定混凝土的分層噴射間隔時(shí)間、噴層厚度。

3.2養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制

在正常施工條件下，混凝土強(qiáng)度會(huì)隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間、齡期的延長(zhǎng)而持續(xù)提高，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為止。但由于隧道工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，隧道內(nèi)部環(huán)境溫度較高、空氣濕度較小，混凝土在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)水分蒸發(fā)速度過(guò)快現(xiàn)象，水泥石中毛細(xì)管所蘊(yùn)含水分快速蒸發(fā)，在少水條件下，導(dǎo)致混凝土水泥水化程度降低。在問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)，還將引發(fā)混凝土裂縫質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性與穩(wěn)固性能。因此，應(yīng)做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，定期對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水保濕處理，抑制混凝土水分蒸發(fā)速度，保持混凝土表面的濕潤(rùn)狀態(tài)，為水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行提供必備條件。同時(shí)，在混凝土養(yǎng)護(hù)期間，還應(yīng)持續(xù)采集實(shí)時(shí)施工信息，如隧道內(nèi)部環(huán)境溫度、空氣濕度等等，在其基礎(chǔ)上科學(xué)制定混凝土養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，根據(jù)施工情況變更調(diào)整混凝土單次灑水量、灑水養(yǎng)護(hù)頻率。而在混凝土出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，及時(shí)采取有效處理措施。例如，混凝土表面形成微小裂縫時(shí)，清理混凝土裂縫表面、均勻涂刷環(huán)氧樹脂膠泥封閉裂縫。

4結(jié)語(yǔ)

在隧道工程中，噴射混凝土施工技術(shù)應(yīng)用合理與否，將直接影響到隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力情況與實(shí)際使用壽命。因此，為保證工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)、充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，企業(yè)應(yīng)積極采取上述噴射混凝土施工質(zhì)量控制措施，及早樹立起安全生產(chǎn)、質(zhì)量全面控制意識(shí)，對(duì)噴射混凝土施工技術(shù)體系進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化。

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作者：李臣森 單位：中國(guó)建筑第二工程局有限公司