TBM喷射混凝土质量控制

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[摘 要]在隧道施工中，tbm喷射混凝土作为隧洞挖掘工程的重要支护措施，其施工质量影响着整个隧道工程的质量，在隧道施工过程中对TBM喷射混凝土进行质量控制，可以确保整个隧道施工工程的质量。

[关键词]TBM;喷射混凝土;质量控制

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0164-01

一、前言

随着隧洞建设加速发展和科技的进步，TBM在我国隧洞施工中已然得到普遍的运用。TBM施工将掘进、支护、灌浆、出渣等工序流水作业，并行施工，具备快捷、高效率、安全的特点，然而多个工序同时进行，高效、紧凑的工作节奏也加大了TBM施工质量控制的难度。本文将从TBM喷射混凝土的施工质量控制进行探讨。

二、工程背景

本文探究TBM喷射混凝土质量控制的工程背景是隧洞开挖工程，该工程使用施工设备为德国海瑞克的TBM，支护为锚杆、钢筋网、拱架、喷射钢纤维混凝土支护且为最终支护，喷射混凝土采用TBM湿喷机进行，混凝土采用洞外拌和，洞内小火车砼罐运输，因为最终支护，要保证其平整度、厚度、避免裂缝和起壳同时也要避免混凝土空腔。

三、相关名字释义

3.1 TBM的含义

TBM（Tunnel Boring Machine），是指全断面隧道掘进机，在隧道施工中可支持掘进、支护、出渣等工序并行连续作业，是当前国际上较为先进的大型隧道施工设备。

3.2 喷射混凝土的相关内涵

喷射混凝土是指借助喷射机械（例如TBM），利用压缩空气或其他动力，将按一定配合比的水泥、砂、石子及外加剂等拌合料通过管道输送，以高速喷射到受喷面上，在很短的时间内凝结硬化而成的一种混凝土。在喷射方式上，目前主要有干喷和湿喷两种方式。湿喷混凝土由于粉尘少、回弹率低、喷射效率高、质量稳定可靠，既可改善工作环境、提高工程质量、提高工作效率，又可降低原材料消耗，因此目前湿喷法施工得到了越来越广泛的应用。

四、TBM喷射混凝土质量控制

4.1 原材料控制

原材料的质量与相关配比度是TBM喷射混凝土质量控制的关键一环，因此对原材料要严格遵循相关标准规范及设计合同要求。

4.1.1粗骨料

粗骨料的强度以及水泥浆与骨料的粘结度决定了TBM喷射混凝土的强度，另外，为了尽可能使用较少的水泥获得良好的可泵性，喷射砼建议使用表面光滑、流动性良好的卵石，卵石最大粒径不超过三分之一输送管路内径，以减少堵管情况的发生，提高喷射砼强度。

4.1.2砂

为了使水泥和骨科表面有良好的粘接，喷射砼不建议使用细沙，建议使用细度模数大于2.5的粗砂，或者平均粒径在0.35至0.50之间的中砂，或者是平均粒径大于0.5的粗砂。

4.1.3水泥

为避免水泥在运输、泵送的过程中产生泌水现象，要求选择的水泥具备良好的蓄水性能，另外，由于喷射砼需添加速凝剂以缩短水泥凝结时间，同时由于洞内砼运输过程较长，中途会加减水剂，所以选择水泥时也要考虑其与速凝剂和减水剂是否相容，以避免其不相容而造成水泥凝结慢或者急凝和混凝土未喷前凝固，影响喷射施工。

4.1.4水

TBM施工中所使用的水多为饮用水，不能使用污水、海水、PH值小于4的酸性水、含硫酸盐量占总水量1%以上的井水以及其他含有影响水泥正常凝结与硬化的物质的水。

4.1.5外加剂

TBM喷射混凝土作业中为了降低混凝土回弹和降低粉尘，促使混凝土快速凝结和硬化，同时砼长距离运输过程中，为防止砼凝固，必须使用速凝剂和减水剂。速凝剂和减水剂的选择必须对人体伤害小、质量符合要求，并且在使用之前进行水和速凝剂、减水剂相容性的实验以及水泥净浆与速凝剂的速凝效果实验及减水剂添加试验。添加速凝剂减水剂的量化要求必须符合施工设计要求，一般情况下，速凝剂的添加量为水泥重量的2%-4%。另外，速凝剂要求均匀添加，严禁使用受潮变质的速凝剂。

4.2 砼罐运输

砼罐运输影响着施工的进度与喷射砼作业质量，因此必须合理统筹砼罐运输与调度工作，保持隧洞内的施工作业输入输出持续性、连贯性。

4.3 喷锚的质量控制

4.3.1挂网喷混前清除浮渣、碎石

喷混作业前应将洞壁上的松动的浮渣和碎石清除干净，防止因喷混过程中碎石掉落造成人员设备伤害，并找出混凝土空腔。

4.3.2反复正反泵或者拆开输料管疏通管道，避免堵管

由于各种因素，喷射砼在作业过程中时常出现堵管现象。堵塞不严重的情况下，一般的处理方法是反复正、反泵即可解决;如果堵管严重，则需从合适的部位拆开输料管进行疏通。

4.3.3设备清洁保养与维修，确保设备运行良好

TBM施工设备运行状况良好、顺畅是保障TBM喷湿混凝土质量控制工作的重中之重。施工作业前应制定详实可行的设备保养与维修章程，从设备清洁到设备维修、设备故障排查等各个方面进行详细规定，并在施工的过程中严格执行，避免设备故障造成施工停滞。

4.4 喷射混凝土的回弹量控制

4.4.1分段分块自下而上喷射

分段长度应小于6米，分块面积应小于4平方米。喷射应该严格按照先墙后拱、自下而上的顺序进行，以避免混凝土因重力而滑动或脱落。

4.4.2注意喷嘴与受喷面角度

喷嘴与受喷面尽量保持倾斜角度在10度之内，喷射距离保持在0.6米到1.2米之间，这样回弹率较低且喷射效果良好。

4.4.3控制风压与水压

TBM喷射混凝土作业过程中，要严格控制风压、水压。一般情况下，如果输料管的长度为20米时，风压应控制在100～300N/cm。TBM喷射混凝土的水压一般控制在略高于风压10～35N/cm即可。

4.5 TBM喷射混凝土流程质量控制

TBM喷射混凝土作业包括施工准备、受喷面处理、埋设喷层厚度标志、机具到位、接通风水电、试机、初喷混凝土作业、复喷混凝土作业、质量检查几个流程。TBM施工需对以上几个流程做好质量把控，作业前采用高压风清扫并人工清除受喷面的浮石，提前埋设好喷层厚度标志，确保施工作业区域的照明与通风;作业时严格按照施工设计图纸要求布设钢筋网，喷射混凝土应按照自下而上、分段、分片区进行。

五、结语

终上所述，TBM施工作业具备高效率、自动化的优点，隧洞施工过程中，可根据质量控制的要点对现场作业施工进行把控，避免出现质量不合格或者操作不合规的现象，从而在各个施工环节进行质量控制，从而确保了整个隧道的施工质量。本文根据隧洞施工的工作背景，论述了TBM喷射混凝土质量控制应从原材料选择、砼罐运输、喷锚质量控制、混凝土回弹量控制、混凝土喷射流程控制几个方面进行，从而为我国隧道施工作业提供一些借鉴。

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