隧道濕噴法施工工藝及質(zhì)量控制淺談

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摘要：新奧法隧道施工方法是目前我國(guó)隧道施工的主要方法。新奧法隧道施工中錨桿和噴射混凝土組合作為主要支護(hù)結(jié)構(gòu)，噴射混凝土施工質(zhì)量的好壞將會(huì)直接影響支護(hù)效果。以二廣高速茅田界隧道工程為例，從噴射混凝土材料、配合比設(shè)計(jì)、施工過(guò)程控制等幾個(gè)方面分析討論了濕噴法施工工藝及質(zhì)量控制，總結(jié)了隧道噴射混凝土施工方面的經(jīng)驗(yàn)，保證了工程質(zhì)量，以促進(jìn)濕噴法能在隧道施工中被更好地推廣使用。

關(guān)鍵詞：隧道；噴射混凝土；濕噴法

1工程概況

茅田界隧道為雙向四車道高速公路隧道，茅田界隧道左線隧道起迄里程ZK84+584—ZK88+921，長(zhǎng)4337m，連州端洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高329.54m，懷城端洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高305.26m，隧道最大埋深約553m，坡度0.614%～-1.2%；右線隧道起迄里程YK84+585—YK88+933，長(zhǎng)4348m，連州端洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高329.58m，懷城端洞口設(shè)計(jì)標(biāo)高305.02m，隧道最大埋深約553m，坡度0.614%～-1.2%。隧道穿過(guò)低山地貌區(qū)，山高坡陡，山體植被茂密。隧道區(qū)，內(nèi)無(wú)區(qū)域大斷裂經(jīng)過(guò)，約在YK88+022右70m處發(fā)現(xiàn)2個(gè)小斷裂，表現(xiàn)為硅化石英脈及地層錯(cuò)斷。隧道所穿過(guò)地層的工程地質(zhì)最突出特征表現(xiàn)為III級(jí)圍巖中夾有規(guī)模較大的破碎帶，破碎帶主要為強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖及板巖，呈薄層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部劈理發(fā)育，部分裂隙由石英脈充填，圍巖裂隙水發(fā)育，強(qiáng)度較低，自穩(wěn)性較差。針對(duì)茅田界隧道地質(zhì)條件的突變性及復(fù)雜性，錨噴支護(hù)施工質(zhì)量好壞和是否及時(shí)都將會(huì)直接影響到隧道施工安全質(zhì)量以及工期進(jìn)度[1]。

2濕噴法施工工藝

噴射混凝土采用C20，根據(jù)洞內(nèi)圍巖級(jí)別，厚度為10～25cm。茅田界隧道噴射混凝土采用濕噴方式。

2.1施工準(zhǔn)備

首先檢查隧道開(kāi)挖斷面的凈空尺寸，避免欠挖，還必須對(duì)受噴巖面進(jìn)行處理：松動(dòng)的石塊、松散層和浮碴等要進(jìn)行清除；濕噴范圍內(nèi)有滲水、滴水和淋水現(xiàn)象，必須進(jìn)行引排處理，一般巖面浮塵、巖屑等可用高壓水沖洗；用高壓水和風(fēng)清理巖面，提高噴射混凝土的附著力。同時(shí)埋設(shè)厚度檢查標(biāo)志，一般采用埋設(shè)鋼筋頭做標(biāo)志，每2m設(shè)1根。最后還要檢查風(fēng)、水、電等管線路，保證作業(yè)區(qū)內(nèi)具有良好通風(fēng)和照明條件[2]。

2.2混凝土拌和和運(yùn)輸

混凝土在洞外拌和站集中拌和，配料誤差：水泥、外加劑和水≤1%，砂、石≤3%，每盤(pán)拌和料從加水到出料的拌和時(shí)間應(yīng)≥90s。采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)至洞內(nèi)濕噴施工點(diǎn)。做好坍落度檢測(cè)，拌和站處的坍落度控制在130～150mm，現(xiàn)場(chǎng)坍落度宜控制在100～120mm，防止拌和料太干、太濕或離析等現(xiàn)象發(fā)生[2]。

2.3噴射混凝土施工

（1）機(jī)組準(zhǔn)備機(jī)組到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，在平穩(wěn)的位置處支好前后支腿，并試運(yùn)轉(zhuǎn)，依次接上外接電、應(yīng)急復(fù)位開(kāi)關(guān)復(fù)位、伸展噴射臂、起動(dòng)空壓機(jī)、起動(dòng)液壓系統(tǒng)等。當(dāng)運(yùn)輸車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，先拌和水泥漿預(yù)拌砂漿潤(rùn)滑輸料管路，再往料槽里倒料1/3以上的噴射料后，方可開(kāi)機(jī)，否則易產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。（2）濕噴現(xiàn)場(chǎng)施工啟動(dòng)濕噴機(jī)時(shí)，先送風(fēng)，再加料，待混凝土從噴嘴噴出后，供給液態(tài)速凝劑。在供料過(guò)程中，上料應(yīng)連續(xù)均勻，保持料滿。開(kāi)始噴射時(shí)，先觀察噴射面整體超欠挖的情況，然后初掃一遍整環(huán)噴射面，再?gòu)倪厜Φ焦绊斨鸫螄娚涑谳^嚴(yán)重的地方，即先補(bǔ)坑，把坑填平，噴射速度宜控制在20～24m3/h。噴射作業(yè)應(yīng)以適當(dāng)厚度分層進(jìn)行，一次噴射厚度以不墜落時(shí)的臨界狀態(tài)或達(dá)到所需厚度為宜，分片噴射要先噴鋼架與壁面間混凝土，再噴兩鋼架之間混凝土，從下部水平方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，往返一次噴射，再向上移動(dòng)。噴頭盡可能垂直巖面，噴嘴應(yīng)均勻地呈螺旋形轉(zhuǎn)動(dòng)，最佳噴射距離控制在1～1.5m為宜。h。停止噴射時(shí)，先關(guān)閉速凝劑計(jì)量泵，再停止加料，待噴嘴的混凝土和速凝劑吹凈后，然后停風(fēng)、停機(jī)。

2.4養(yǎng)生

噴射混凝土終凝2h后，必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土面采用濕水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7d。養(yǎng)護(hù)是噴射混凝土施工中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是噴射混凝土的強(qiáng)度保證的重要工序。為了確保噴射混凝土的施工質(zhì)量，一直嚴(yán)格按照要求對(duì)噴射混凝土進(jìn)行養(yǎng)生。

3施工過(guò)程質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1噴射混凝土原材料的控制

（1）水泥。采用海螺牌普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為42.5MP，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。（2）砂。宜采用堅(jiān)硬、耐久的中粗砂，項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厣?、廣寧砂、機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)、含泥量等指標(biāo)的對(duì)比，最終采用細(xì)度模數(shù)一般為2.6～2.9之間，含泥量不可大于2%的廣寧砂。其他技術(shù)指標(biāo)經(jīng)過(guò)檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。（3）碎石。茅田界隧道開(kāi)挖所排出石渣巖性以變質(zhì)砂巖為主，質(zhì)地堅(jiān)硬，是較好的施工原材料，為了就地取材、降低成本，項(xiàng)目部隧道濕噴混凝土采用的碎石，由隧道石渣加工而成，加工后的碎石粒徑范圍為4.75～9.5mm連續(xù)級(jí)配，含泥量不超過(guò)2%，加工后的碎石指標(biāo)經(jīng)過(guò)檢測(cè)，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。（4）液態(tài)速凝劑。采用無(wú)堿速凝劑，速凝劑的用量也應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，一般為水泥質(zhì)量的3%～5%。滿足標(biāo)準(zhǔn)摻量時(shí)，與水泥漿初凝時(shí)間≤5min，終凝時(shí)間≤10min。

3.2噴射混凝土配合比控制

如果濕噴混凝土配合比不合理：①將直接影響濕噴混凝土強(qiáng)度；②導(dǎo)致濕噴機(jī)出現(xiàn)堵管，進(jìn)而造成濕噴機(jī)受損和延誤工期。③導(dǎo)致回彈量過(guò)大，進(jìn)而造成工程成本增加。因?yàn)闈駠娛┕?duì)混凝土的性能要求比較高，所以在整個(gè)濕噴混凝土施工工藝流程中，試驗(yàn)室和拌和站的配合就顯得尤為重要。試驗(yàn)室和混凝土拌和站應(yīng)做到對(duì)混凝土的性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，根據(jù)濕噴效果對(duì)混凝土配合比作出及時(shí)調(diào)整。另外，對(duì)于混凝土的攪拌和運(yùn)輸在時(shí)間上也須靈活控制，做到供料連續(xù)，當(dāng)濕噴機(jī)出現(xiàn)堵管時(shí)，需及時(shí)作出調(diào)整[3]。

3.3施工現(xiàn)場(chǎng)控制

（1）噴射方法控制。在噴射混凝土施工時(shí)，噴射手應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行噴射。對(duì)于表面不平的部位，首先要對(duì)表面進(jìn)行補(bǔ)平，然后再進(jìn)行正常噴射，噴射時(shí)應(yīng)先噴射隧道墻壁，再噴射拱頂?shù)捻樞蜻M(jìn)行噴射，在噴射的相應(yīng)片區(qū)也應(yīng)按照從下往上的順序進(jìn)行噴射。噴射混凝土施工前用鋼筋作為厚度控制樁，確保噴射混凝土的厚度滿足設(shè)計(jì)要求，噴射完成后保證混凝土強(qiáng)度和厚度都能夠滿足設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求。（2）回彈量的控制。回彈量的控制，除了保證混凝土的配合比要求外，另外一個(gè)主要因素主要是噴射手的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)噴射角度和噴射距離的控制。為此，項(xiàng)目部多次組織了濕噴機(jī)機(jī)械手的培訓(xùn)，同時(shí)也制定了相關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)措施，從而提高了濕噴機(jī)機(jī)械手的積極性。茅田界隧道單洞總長(zhǎng)8.68km，在保證質(zhì)量的前提下，把噴射混凝土的回彈量控制在15%以內(nèi)，節(jié)約了不少成本[4-5]。（3）速凝劑控制。速凝劑的添加量過(guò)多或過(guò)少，都會(huì)對(duì)噴射施工造成不利的影響，直接影響施工的進(jìn)度。經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結(jié)，速凝劑的添加量控制在水泥用量的3～5%之間為宜。

3.4濕噴設(shè)備的使用和保養(yǎng)管理

在濕噴混凝土施工中，其最大特點(diǎn)就是施工工藝對(duì)濕噴混凝土施工性能特別敏感、對(duì)濕噴機(jī)組操作技術(shù)要求較高以及施工設(shè)備較昂貴，茅田界隧道濕噴混凝土機(jī)采用CIFA公司生產(chǎn)的SPRITZSYSTEMCSS—3，一次性投入約350萬(wàn)/臺(tái)，共2臺(tái)。由于茅田界隧道所使用的濕噴機(jī)（SPRITZSYSTEMCSS—3）是自動(dòng)化程度較高的系統(tǒng)，加上其作業(yè)環(huán)境較惡劣，以及濕噴料本身特性對(duì)設(shè)備的影響，所以對(duì)于濕噴機(jī)的使用及保養(yǎng)維護(hù)都必須合理科學(xué)地管理，濕噴機(jī)的保養(yǎng)維護(hù)必須定時(shí)強(qiáng)制執(zhí)行，只有設(shè)備正常，才能保證噴射工作的正常進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在茅田界隧道噴射混凝土施工過(guò)程中，項(xiàng)目部嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行施工，對(duì)施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了相關(guān)控制，并對(duì)成型的混凝土進(jìn)行有效養(yǎng)護(hù)，確保隧道噴射混凝土的施工質(zhì)量。噴射混凝土是隧道工程的外層支護(hù)，是防排水的第一道屏障，也是隧道施工生產(chǎn)的重要一環(huán)，對(duì)其施工質(zhì)量的控制是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，在以后的施工過(guò)程中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高噴射混凝土施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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作者：石強(qiáng) 單位：廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司