隧道湿喷机械手湿喷工艺的探讨

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摘 要：本文介绍了隧道湿喷机械手施工技术的制定和实施的成功经验，叙述了隧道湿喷机械手施工工艺，对于类似工程的冬季施工具有一定的指导和借鉴意义。

关键词： 隧道；湿喷；机械手

中图分类号：U455文献标识码：A

一、工程概况

重庆五一路地下停车库连接通道工程包括主通道K1+640～K2+150面积约6300㎡，连接道二K0+000～K0+167.5、K0+380～K0+460面积约866.25㎡，支洞二面积约390㎡，支洞三面积约385㎡，及二标段里程范围内的主通道与地下车库连接线，地下车库与地下车库之间连接线，逃生通道及通风口等， 采用单侧壁导坑法及台阶法施工，光面爆破法开挖，初期支护采用喷射混凝土。

二、施工工艺流程及操作要点

1、施工工艺流程

喷射混凝土施工流程见下图

2、操作要点

1）喷头与受喷面的距离：湿喷机要求风压0.6～1.2MPa，喷头距受喷面太近时，压缩空气会将刚“粘”在受喷面上的混凝土拌和料吹走，使粗骨料的回弹量增大，喷射情况表明，当喷头距岩面为0.5～1.2m 时较适宜。

2）喷射角度：喷头应保持与受喷面垂直，若受喷面被格栅、钢筋网覆盖时，可将喷头稍加偏斜，但不宜小于70°，如果喷头与受喷面的角度过小时，会形成混凝土物料在工作面上的滚动，出现凸凹不平的波形喷面，增加了回弹量，影响了所喷混凝土的质量。在配有钢筋网片的岩面喷射时，喷嘴应靠近受喷面，并与垂直方向有一个小角度，使钢筋后面的混凝土能喷射得更加密实，防止钢筋后漏喷，以获得较好的包裹效果。

3）喷头运动方式：机械手活动范围很大，所以应分段、分部喷射，喷射时分段长度不超过6m，由左右边墙向拱部逐层喷射。喷头应作连续不断的螺旋状运动，螺旋直径约为20～30m，后一圈压前一圈三分之一。

4）喷射厚度：喷射混凝土对墙部一次喷层厚可达10以上，拱部一次喷层厚可达7cm。影响喷层厚度的主要因素是混凝土的坍落度，速凝剂的作用效果和气温。一般100mm～140mm左右的坍落度可获得较厚的喷层，能保证混凝土在2min内凝结的效果较好。

5）对有喷射缺陷的地段，应凿除后重新补喷。对喷射后渗、漏水处，可进行局部引排水处理后再补喷。

3、施工注意事项

1）喷射混凝土严格按设计配合比进行拌和，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次，混凝土的可泵送性（合理配合比及和易性）是保证顺利泵送的重要前提。

2）喷射前认真检查隧道断面，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚砟，并初喷基面

3）应尽量避免泵送-喷射过程中断。混凝土在输送过程中受振动影响会产生离析；需将到场后的罐车快速旋转，使其和易性符合要求。

4）喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约为20～30cm，以保证混凝土喷射密实。同时掌握风压及喷射距离，减少回弹量。

5）喷射混凝土分层作业时，第二次喷射混凝土如在第一层混凝土终凝1h后进行，需润湿第一层混凝土面。

6）为使水泥充分水化，减少和防止收缩裂缝，在喷射砼终凝后 2h 即开始洒水养护。养护时间和洒水次数，取决于水泥品种和空气湿度，在任何情况下，养护时间不小于14d。气温低于+5℃时不得喷水养护，并形成砼养护记录表。

4、劳动力组织

劳动力组织形式：采用架子队管理模式，工班组作业模式。

每班喷射手应至少配置两人以上，进行轮换及辅助施工，掌握喷头，检查喷射混凝土质量。每工班湿喷作业人员配备见下表

表 喷射混凝土人员配备表

三、材料与设备

1、湿喷机械手选定

为保证隧道喷射混凝土质量要求，选用中国铁建中铁轨道系统集团生产的HPS30喷射机械手进行湿喷作业。HPS30喷射机械手是针对隧道机械化施工开发的集行走、泵送和喷射三大功能于一体的最新产品。整机采取国际化采购配件，性能稳定，操作简单，喷射效果良好。

2、混凝土原材料的选用

为了湿喷机械手的运转顺畅，混凝土质量至关重要，为此，在混凝土原材料上我部按以下要求进行选定。

1）水泥采用普通硅酸盐水泥，规格符合设计要求，并按规定进行了现场检验。

2）粗骨料采用合格厂家生产（石灰石）碎石，型号为5～10mm，砂采用洞庭湖天然中砂，细度模数2.5～3.0，含泥量不大于3%，泥块含量不大于1%。

3、配合比的优化

根据喷射混凝土的设计强度，综合考虑其生产率、回弹率、一次喷射厚度和混凝土和易性。水灰比越大，其速凝效果越差，回弹量增大，混凝土强度降低；而水灰比小，施工喷射困难，所以在施工中，不断优化施工配合比，保证混凝土强度并控制其坍落度在120mm±20mm。混凝土拌合采用HZS120拌和机，拌合时间不小于90秒，运输时间不超过2小时，随拌随用。

四、质量控制

工班在作业时，按照下列标准进行质量控制。每道工序完成后，质检员按照下表内容进行检验。

质量控制及检验标准

五、安全措施

1、施工前必须认真检查和处理作业区的危石，施工机具布置在安全地带。

2、施工用的作业台车应牢固可靠，并应设置安全栏杆。

3、喷射作业区要有良好的通风措施，喷射混凝土时，所有操作工人必须带安全帽，防尘口罩，防尘工作服，雨靴，橡胶手套。

4、喷射手，控制好风压、喷射距离，避免回弹骨料伤人。

5、当采用加大风压处理堵管事故时，应先关机将输料管顺直，紧按喷嘴，喷嘴前方不得站人，疏通管路的风压不得大于0.5MPa。

6、电线包皮应完好，开关应装在固定闸刀盒内。

7、安全员应随时观察地质变化，发现有松动滑块现象，应立即撤离工作面。

8、喷浆结束后，应清洗喷射机及管路，避免堵管炸裂伤人。

六、环保措施

喷射砼产生的粉尘，会严重恶化施工环境，降低工作效率，损害施工人员健康。在施工中应从三方面进行控制：粉尘产生源、已产生粉尘的处理、人体防护。

1、对粉尘发生源采取措施保持喷射机密封良好，防止跑风漏气；采用超前水环（长喷嘴）加水，控制好工作风压，维持好水压，控制砂中粒径小于0.2mm的颗粒含量。

2、对已发生粉尘的处理主要靠加强通风来降低粉尘浓度，在喷锚时，通风机必须启动，掘进长度大于2km后，在距喷锚作业面30m处加入一台抽出式通风机一台，以加强通风排尘。

3、人体防护采用防尘眼镜、防尘面罩、防护网、手套、雨衣、长筒靴等加强对人体的防护。

4、严格执行施工人员的健康体检制度 严格执行工前、工间和工后三个阶段的健康体检，实行施工全程动态健康监护。对从事接触职业危害作业的职工，在上岗前进行针对性体检，同时建立职业健康监护档案；在工作期间定期进行健康检查，连续记录职业史、职业危害接触史和个人资料，在调离岗位时进行健康检查，并记录职业健康监护档案。

七、施工体会

1、使用湿喷机械手的优点

1）生产率高：喷射机械手喷射速度可达30方/小时，而普通湿喷作业一般不超过5方/小时。

2）回弹率低：普通湿喷作业，混凝土回弹率一般为15%～25%，喷射机械手湿喷作业回弹率可控制在10%以内，减少了材料消耗。

3）污染小：喷射机械手作业，大大降低了机旁的粉尘密度，减少了对工人的危害程度。

4）质量好：相比较传统的干喷工艺，湿喷混凝土的强度、密实度有更好的保障。

2、存在的问题

1）湿喷机械手价格昂贵，需整套进行采购，且设备零配件目前仍无法实现国产化，需要从国外进口，导致修理成本较高。

2）湿喷机械手整机结构较复杂，对操作人员和维修保养人员水平要求较高。