職稱論文發(fā)表濕噴混凝土技術(shù)大川隧道應(yīng)用施工

　　由于混凝土濕噴技術(shù)能巨大的改善隧道施工作業(yè)環(huán)境。縮短噴射混凝土的作業(yè)循環(huán)，更為重要的是通過濕噴工藝建立噴射混凝土質(zhì)量保證體系，使噴射混凝土質(zhì)量穩(wěn)定可靠。同時混凝土濕噴工藝由于其“綜合成本低、社會效益好、環(huán)境污染小”的優(yōu)點在隧道施工中逐步占據(jù)了主導趨勢，因此獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

　　《商品混凝土》由建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所、中國硅酸鹽學會科普工作委員會、黑龍江省建材行業(yè)協(xié)會主辦，是國內(nèi)首家商品混凝土專業(yè)期刊，面向全國商品混凝土生產(chǎn)、科研、應(yīng)用、檢測、教學等行業(yè)，是以專業(yè)技術(shù)為核心的綜合類刊物。

　　我單位承建的大川隧道施工中初期支護采用濕噴混凝土技術(shù)，大大的改善了工人勞動作業(yè)環(huán)境，通過實踐，從機械設(shè)備、選材、到現(xiàn)場操作，總結(jié)出了一套完整的施工技術(shù)，不但降低了環(huán)境污染，而且節(jié)約了施工成本，取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　1、 工程概況

　　新建通丹高速公路大川隧道位于通化縣新勝村至大川村之間，雙線隧道，左右線間距為10.0m，設(shè)計為22‰的單面下坡，全隧位于右偏曲線上R=7900。隧道進口里程D1K418+567，出口里程D1K420+062，全長為1495m。隧道巖體為III、IV、V類圍巖，初期支護采用噴射混凝土，傳統(tǒng)的干噴工藝存在粉塵大、回彈高、混凝土質(zhì)量不穩(wěn)定三大技術(shù)難題 ,因此本隧道初期支護噴射混凝土采用濕噴工藝進行施工。

　　2、 初期支護濕噴混凝土施工

　　2.1、 設(shè)備選用

　　大川隧道初期支護噴射混凝土施工采用巖峰TK-600型噴射機，該機是TK系列轉(zhuǎn)子活塞式濕噴機。是曾獲得國家技術(shù)發(fā)明獎和鐵道部科技進步獎的TK961型濕噴機的全新?lián)Q代產(chǎn)品，繼承其轉(zhuǎn)子活塞凸輪喂料機構(gòu)，保持管道內(nèi)混凝土均勻稀薄流輸送特征，其技術(shù)達到國際先進水平。

　　2.2、 原材料的控制及配合比優(yōu)化

　　細集料采用級配合理且細度模數(shù)在2.5～3.2之間的硬質(zhì)潔凈的河砂 (中粗砂 ) 。粗集料選擇5～15mm的碎石。水泥選用普通硅酸鹽水泥(PO.425)，其與混凝土設(shè)計標號相適應(yīng)，且其技術(shù)指標符合規(guī)定。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，混凝土塌落度宜控制在180～200mm之間，塌落度過小易出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，塌落度過大噴射時混凝土難以自穩(wěn)、易塌落、回彈量較大，同時速凝劑的用量增大，混凝土強度也得不到保證。

　　2.3、 噴射面檢查處理

　　首先應(yīng)測量受噴圍巖的基本尺寸，并要求隧洞外輪廓較為光順，對欠挖部位應(yīng)進行補鑿及清除浮石，之后用高壓水或氣將受噴面上的污泥、灰塵及細巖清除干凈;若隧洞存在漏水地段應(yīng)查明水源并做好防排水措施，必要時采用鑿巖機鉆孔以對周邊圍巖排水以防止噴射混凝土與圍巖間的水阻礙混凝土的粘結(jié)及延緩混凝土強度提高。

　　2.4、 噴射手培訓及濕噴操作要點

　　應(yīng)加強對噴射手的培訓，使其熟練掌握濕噴機的性能和操作要領(lǐng)。理解濕噴工藝是一個動態(tài)的施工過程。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)整混凝土的塌落度、風壓、噴射角度及噴射距離。施作時軟管長度不宜大于20米，隧道拱頂作業(yè)時風壓宜控制在0.3～0.5Mpa，邊墻濕噴作業(yè)時風壓宜控制在0.2～0.4Mpa。

　　2.4.1噴射角及距離

　　作業(yè)時噴嘴一般應(yīng)垂直于噴射面，邊墻噴射則宜將噴嘴下俯10o左右以使混凝土束較厚的噴射在混凝土頂端，避免噴嘴和噴射面間角度過小導致混凝土物料在受噴面上滾動而產(chǎn)生凹凸不平的波形噴面，增加回彈量;噴射距離應(yīng)根據(jù)混凝土最小回彈和最高強度確定，一般噴嘴至受噴面距離在1-1.5m范圍內(nèi)為宜，并以能看清噴射情況并使料束集中，回彈量最小為宜。

　　2.4.2 噴射方法

　　施工中采用分層噴射方法，一次噴射厚度在4-6cm范圍內(nèi);第一層噴射前在設(shè)計確定的斷面位置埋設(shè)厚度測量組件;前一層噴射后硬化達到一定強度后方可噴射下層，最終每層以不出現(xiàn)墜落并達到所需厚度后方可前移;若在噴射下層混凝土時前一層已經(jīng)蒙上粉塵，則應(yīng)用高壓氣體或水對表面進行清洗;噴射過程中應(yīng)避免一次噴射厚度太薄骨料發(fā)生回彈，或一次噴射過厚出現(xiàn)噴層下墜流淌現(xiàn)象;若噴層與巖面間存在空鼓現(xiàn)象則每次噴射厚度不得小于骨料粒徑的2倍以減小回彈率，經(jīng)現(xiàn)場試驗，拱部噴層厚6cm，邊墻8cm 。

　　2.4.3噴射順序及時間間隔

　　隧道內(nèi)的噴射順序為先墻后拱，自上而下分段、分片進行，施工中按照縱向3-4m為一段，分片寬度約為2m，每片均應(yīng)自下部起水平方向旋轉(zhuǎn)移動往返一次噴射后方可向上移行，當巖面存在較大凹洼部位則應(yīng)現(xiàn)將其噴平;噴射過程中噴頭應(yīng)先找平凹處之后將噴頭成螺旋形或S形緩慢均勻移動，每圈壓前面半圈，繞圈直徑一般控制在30cm左右，每次的噴射長度應(yīng)根據(jù)混凝土速凝效果決定以求噴出的面層平順光滑;兩層的噴射時間間隔一般控制在15-20min，在下層噴射前應(yīng)保證上層達到一定強度。

　　2.4.4 回彈量調(diào)整

　　噴射過程中由于巖面、鋼筋或骨料相互碰撞而從受噴面上彈落下來的拌和物稱為回彈量，其根據(jù)噴射位置、空氣壓力、水泥用量、水灰比及骨料最大粒徑和級配等決定，噴射初期回彈量較大，當其形成塑性層后則粗骨料易嵌入回彈量則會減小，因此應(yīng)調(diào)整噴射厚度來控制回彈量;同時由于回彈料中水泥含量小且主要為粗骨料，因此其不宜用于重新使用而影響最終的噴射質(zhì)量。

　　2.4.5 整平

　　對噴射層進行整平對提高結(jié)構(gòu)強度及耐久性均有利，但對其進一步追加振動平整則會產(chǎn)生負面影響，即可損壞混凝土與鋼筋間的粘結(jié)并易在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，但依靠噴射自然形成的面層則過于粗糙并對后期二襯防水板的鋪設(shè)產(chǎn)生影響，因此施工中在噴射混凝土初凝后則用刮刀將多余混凝土刮掉，之后用噴漿或抹灰漿對其找平。

　　2.4.6 速凝劑摻量調(diào)節(jié)和使用

　　液體速凝劑的摻量應(yīng)在試驗室確定最佳摻量的基礎(chǔ)上、考慮到差異性、敏感性和施工中的損耗，進行綜合確定。原則上在滿足凝結(jié)要求的基礎(chǔ)上盡量少摻。實際施工中液體速凝劑的摻量只能通過調(diào)整噴射機自帶的計量泵流量來控制。速凝劑流量及計量泵螺桿示數(shù)按下式計算：Y=(Q×Wc×K)/(Rs×P),式中Q為濕噴機生產(chǎn)率(m3/h); Wc為每方混凝土的水泥用量，kg/ m3;K為速凝劑的摻量(%);Rs為速凝劑的容重(kg/L); P為計量泵的最大流量L/h;Y為計量泵上計量螺桿刻度值。以大川隧道所使用的TK-600型噴射機及Vc圍巖所采用的C30噴射混凝土配合比為例，取Q=5m3/h，Wc=476kg/ m3，K=4.5%，Rs=1.4kg/L, P=12L/h;經(jīng)計算得Y=6.4。

　　2.5、 養(yǎng)護

　　由于濕噴混凝土的表面較為粗糙，對其進行良好的養(yǎng)護非常必要，同時由于拌和物內(nèi)水泥用量和砂率較高，因此為使水泥充分水化以減少和防止混凝土不正常收縮裂縫的產(chǎn)生因此在其終凝后則應(yīng)進行養(yǎng)護。養(yǎng)護時應(yīng)采用灑水養(yǎng)護的方式，養(yǎng)護時間不少于7d以保證后續(xù)強度的發(fā)展。

　　2.6、 拱頂光滑巖面的處理:

　　當圍巖較好、巖體整體性較為完整，開挖時光面爆破控制的較好的情況下，拱頂段的巖面通常較為光滑，噴射混凝土時底層混凝土和巖面通常難以粘結(jié)。為保證噴射混凝土同巖面的粘結(jié)牢固，應(yīng)在拱頂光滑巖面正式噴射前在光滑巖面掃噴一層厚約2cm的1：2～2.5的水泥砂漿，并可適當加大速凝劑用量，以實現(xiàn)其在噴射2～3min后即可達到終凝，進而進行噴射混凝土至設(shè)計厚度。

　　2.7、 對滴、滲水部位噴射：

　　應(yīng)在該部位圍巖表面噴射混凝土時，其噴射混凝土的凝結(jié)時間應(yīng)隨噴射面滲水量的大小而進行調(diào)整。先噴一層厚2cm細骨料混凝土，然后冉噴射混凝土至設(shè)計厚度。

　　2.8、 鋼架間的噴射混凝土噴射：

　　為確保初期支護安全、可靠，對于Ⅴ類圍巖通常都采用I20以上鋼架進行支護，鋼架間距通常在0.6米左右。鋼架背后設(shè)置20×20鋼筋網(wǎng)片。這就提高了對噴射混凝土的要求。因此宜采用低風壓、近距離、變換噴射角度的方式進行。風壓宜控制在0.2～0.3Mpa，距離在1米左右。先調(diào)整角度將拱架背后噴密實，在噴實鋼筋網(wǎng)背后，最后恢復正常濕噴方式噴實拱架之間間隙。否則在鋼架和鋼筋網(wǎng)表面會形成一個混凝土殼，而鋼筋網(wǎng)背后、鋼架背后易形成空洞。

　　3、 結(jié)束語

　　3.1、從防水角度考慮，噴射厚度12~15cm較好，分層噴射，6~8cm一層，其效果會更好。

　　3.2、圍巖節(jié)理較發(fā)達段必須采用掛網(wǎng)噴射，實行整體支護。

　　3.3、混凝土配比計量的準確性是濕噴質(zhì)量的關(guān)鍵，現(xiàn)場施工中應(yīng)加強質(zhì)檢力度，確保噴射支護結(jié)構(gòu)防水效果及其質(zhì)量耐久性的重要保證。

　　參考文獻：

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　　傅鶴林等 《隧道安全施工技術(shù)手冊》 人民交通出版社 2010