关于湿喷混凝土技术在隧道施工中的应用分析

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摘要:湿喷混凝土的质量较容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量较少，是隧道施工中广泛采用的喷射方法。下文简述了隧道湿喷混凝土施工工艺，并针对性的论述了施工过程中的质量控制要点。

关键词:隧道；湿喷；混凝土

中图分类号： U45 文献标识码： A

喷射混凝土技术是新奥法隧道施工中一项关键技术，它借助喷射机械，将速凝混凝土喷向岩石或结构物表面，使岩石或结构物得到加强和保护。其与干喷相比，具有可有效地减少回弹、降低粉尘、加大一次喷层厚度、提高喷射砼质量、生产效率高等优点。随着湿喷机械和相关材料、设备的生产技术不断进步，湿喷混凝土将会作为一项成熟的施工手段得到广泛的应用。但目前，从我国总体隧道施工技术水平看，由于实际工作中缺乏对喷射混凝土支护作用重要性的足够认识，致使它的发展落后于隧道其他施工技术，喷射混凝土是目前隧道施工中的薄弱环节。

一、喷射混凝土技术概况

1.湿喷混凝土施工方法

细骨料应采用粗砂或中砂，应洁净，保证含泥量小于3%，小于0.075 mm的颗粒含量小于20%，具有大于2.5的细度模数。粗骨料选用卵石或碎石，保证其级配满足要求，最大粒径小于15mm，如果速凝剂为碱性时，严禁采用活性二氧化硅石料。采用的水应保证水质满足相关规定的工程用水标准要求，严禁使用含有影响水泥正常硬化与凝结的有害杂质。应采用强度等级大于42.5MPa的水泥，根据实际情况掺加质量合格的外加剂，普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥在喷射混凝土时优先采用，遇到有特殊要求的时候，应根据实际情况采用特种水泥，如早强水泥在遇到软弱围岩的时候采用。应采取有效措施保证水泥不变质，水泥在使用时应强度复验合格，并且要求其终凝时间小于10min，凝时间不大于5min。速凝剂的最佳掺量根据水灰比、水泥品种经试验确定。按设计比例将水、水泥和骨料拌和均匀，拌和好的混凝土混合料经湿式喷射机压送至喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。

2.原材料选择及配合比确定

(1)原材料选择

①水泥

选用P.O425、P.O525普通硅酸盐水泥，其技术指标符合规定。

②砂

为保证喷射混凝土的强度，选用硬质洁净的中砂，细度模数小于2.4，含泥量为2.6%，或使用级配良好的机制砂。

③碎石

为防止喷射混凝土时堵管和减少回弹，选用粒径5～20 mm的机制碎石，要求连续粒级，保证级配均匀并坚硬耐久。

④拌和用水

工程中多以饮用水作为拌合用水，而pH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过水量1%的水，含有影响水泥正常凝结和硬化的有害物质的水均不得使用。

⑤速凝剂

速凝剂对混凝土拌合物的性能起关键作用，水灰比为0.4时掺有外加剂的水泥浆初凝时间＜5 min，终凝时间＜10 min，产量为水泥用量的3%～6%，一般取4.5%为宜。

(2)配合比确定

喷射混凝土设计等级为C25。在进行配合比设计时，根据湿喷混凝土工艺要求，必须考虑到混凝土的可泵性及混凝土在受喷面上的附着性。实验人员首先在试验室进行配合比筛选，然后进行实地喷射试验。经试验确定其配合比为：灰骨比为1:4；水灰比为0.45～0.50；每立方米喷射混凝土水泥用量为427 kg；每立方米喷射混凝土掺速凝剂19.2 kg。施工中根据砂、碎石的含水率及时调整施工配合比。

3.湿喷混凝土施工工艺

(1)施工准备

检查受喷面轮廓尺寸，并加以修整，使之符合设计，若有松散、破碎部分须清除干净;有明显渗水地段应事先做好防排水处理;喷射前用高压风、水冲洗岩面，并将表面软弱破碎岩石清扫干净。冲洗时从隧道拱顶开始，按从上到下的顺序清洗至侧壁底部;备好脚手架或工作平台及护铁纱罩;检查机械、管道、安全阀、压力表是否完好，并进行试运行;在拱顶、边墙或岩面上做好设计喷层厚度标志。

(2)湿喷作业技术要点

①混凝土拌制时按砂碎石水泥水的顺序投料，搅拌采用全自动计量强制式搅拌机，施工配料严格按配合比进行操作；加入复合泵送剂后搅拌2 min以上，最多不能超过4 min，以免影响混凝土的拌合质量。

②喷射混凝土时从隧道最底处开始由下往上、以S曲线移动进行喷射，以避免回弹料污染已冲洗干净的岩面，影响喷射混凝土的质量；后一次喷射应在前一次混凝土终凝后进行，若终凝后1 h以上再次喷射，应用风水清洗混凝土表面；隧道从两侧边墙底部开始喷射，喷射到拱顶中心线位置闭合，完成一环喷射混凝土的一次试喷。

③喷射混凝土时应严格控制风压。风压太小，会使喷射力减弱，无法满足喷射混凝土粘结密实要求，甚至达不到设计和规范要求；风压太大，喷射混凝土一触及岩面（或上一喷层）就会被后续的强大冲击力吹走，二者都会加大骨料的反弹，从而直接造成回弹的增加。一般起始风压≥0.5 MPa才能开机操作，并根据喷头出料情况调整风压，边墙作风压应控制在0.3～0.5 MPa之间，拱部控制在0.4～0.65 MPa之间。

④喷射混凝土时应根据围岩类别及水文地质情况，确定适宜的初喷层厚度：Ⅱ类围岩分3次，Ⅲ类围岩分2次，Ⅳ类围岩分1～2次；采用湿喷，经现场测定初喷层厚度确定为4～5 cm，第二次喷射厚度可达10 cm以上。

⑤无钢筋网喷射时，喷嘴尽量垂直岩面成90度角，并偏向刚喷射部位，保持0.8～2 m的距离，以确保混凝土的密实效果，对挂有钢筋网的受喷面，喷油略倾斜，距离则宜控制在0.6～1.0 m范围内。

⑥喷头应均匀地按螺旋轨迹运行，分区段，一般不超过6 m，自上而下，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径15～20 cm；若受喷面不平，应先喷凹坑找平。

⑦在喷射混凝土终凝1 h后进行洒水养护，保持喷射面湿润，养护时间不少于7 d。

二、施工质量控制要点

1.喷头移动方式喷射过程中喷射手应根据围岩具体情况，慢速的采用绕8 字、绕S 或螺旋线等使用，以保证混凝土堆到一定厚度方离开，然后逐步扩充喷射面，再按由下往上、先墙后拱的顺序喷射。当混凝土表面凹凸不平时，首先要填平表面，然后喷头成S 型或螺旋状均匀缓慢地移动，为尽量避免回弹现象发生，每圈必须压前面半圈喷射，每次喷射3- 4 米长即可，总之要确保混凝土表面光滑、平顺。

2.回弹量调整混凝土喷射面和钢筋、岩面即骨料颗粒发生碰撞后，被碰掉的混凝土就是回弹量，水泥用量、钢筋量、骨料粒径、喷射角度、湿喷机风压和水灰比等都会会对回弹量造成影响，往往在初喷时回弹量较大，形成塑性层后因粗骨料的嵌入而降低了回弹量。所以一次喷射厚度至少为4cm。由于回弹料中的水泥用量不大，且杂物较多，因此不允许将回弹料再次放入湿喷机使用。

3.喷射角及距离喷射时，喷嘴要与岩面垂直，而在边墙喷射的过程中，为了将混凝土喷射到较厚的混凝土顶端，喷嘴最好向下约10 度，以直径方向为准进行顶部的喷射，受喷面如果被钢筋或格栅等覆盖，则允许喷头适当倾斜，同时要防止其间角度太小致使混凝土物料在受喷面滚动，在产生波形喷面的同时加大回弹量；根据最小回弹量即最高强度来设计喷射距离，但最好以回弹量最小和料束比较集中的条件为主，喷射距离一般不允许超过0.6-1.2米，喷嘴处空气压力必须在0.4-0.6Mpa 的范围内。

4.速凝剂添加速凝剂在喷射作业现场添加，添加量控制在水泥用量的3~5%左右。速凝剂添加量过大会降低混凝土强度，添加量过小，会造成已经喷射成型的混凝土成片脱落，造成回弹量过大。

三、 结束语

湿喷混凝土施工技术直接关系到隧道工程初期支护质量，而对湿喷工艺原理和现场施工应用的探究，有利于推广隧道工程建设创新技术的应用，是我国铁路隧道施工向着更科学、更安全、更经济方向发展的必然趋势。参考文献：

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