潮式喷射混凝土在隧道施工中的应用与分析

程

1 概述

喷射混凝土在施工中的应用，在全世界范围内已有近百年的历程，由于其比模筑混凝土在诸多方面具有独特的优越性，并随着科学技术的不断发展，喷射混凝土在设备材料、工艺上的日趋成熟，进而其应用也非常广泛。如地下工程的“新奥法”“挪威法”原理施工，都是以喷射混凝土为支柱的工艺。目前，虽然湿喷技术具有明显的优势，在工程中的应用也越来越多，但是，由于其外加剂售价高、设备昂贵等原因，对湿喷技术的推广应用起到了一定的阻碍作用，另外考虑其干喷工艺产生的粉尘大、回弹大、水灰比难以控制的缺陷，目前施工现场较多使用的是潮喷工艺，以期达到一定的经济效益和社会效益。现就将潮喷混凝土的选择、机具设备、劳动力组织、原材料与配合比、优缺点等方面进行分析。

2 工程概况

忻保高速公路云中山特长隧道位于山西省忻州市境内，为云中山隆起区，山体高程1 000 m～1 900 m，隧道左、右线分离设，左线隧道 LK41+475～LK47+040，长度为 5 565 m;右线隧道RK41+455～RK47+030，长度为 5 575 m，属于特长隧道。其中TS-L8合同段:左线隧道 LK41+475～LK44+500、右线隧道RK41+455～RK44+500，施工任务由山西路桥二公司承建，初期支护采用C25喷射混凝土，喷射混凝土14 728 m3。

3 潮喷混凝土的选择

1)云中山特长隧道是忻保高速公路制约性工程，对喷射混凝土施工质量要求高，而且本工程喷射混凝土14 728 m3，工程量较大，如果采用干喷施工，材料用量过大，如果采用潮喷施工，设备投资较高、外加剂单价高，综合考虑，本工程采用潮喷施工。2)云中山特长隧道本合同段承建任务均为上坡施工，施工通风压力较大，如采用干喷施工，产生大量粉尘，操作人员的作业环境差，对人身健康产生一定的影响，且增加隧道通风压力，而采用潮喷施工，骨料预加少量水，使其呈潮湿状，再加水泥拌和，从而降低上料、拌和和喷射时产生的粉尘，改善了施工环境。3)采用湿喷施工，而且其操作简单，但设备投资大、操作及维修不方便，液体速凝剂售价高。采用潮喷施工，虽然也有一定的缺陷，但优越于干喷施工。在施工中，我项目部选择有丰富经验的喷射手，以至更好地控制施工质量。4)云中山特长隧道，围岩整体稳定，开挖后采用潮喷工艺施工喷射混凝土，可满足初期支护施工的要求，不会影响下道工序的衔接施工。根据云中山特长隧道总体要求、质量要求及环境条件，采用潮喷工艺施工应该是必要的。

4 施工机具设备的选择与配备

4.1 施工机具设备选择

目前，在施工中普通采用PE-5B型混凝土喷射机，其具有以下特点:1)技术先进;2)购置费用低，配件易购买，维修方便，且操作容易;3)体积较小，广泛使用于矿山、隧道、涵洞、地铁、水电工程等;4)结构合理、性能稳定，便于维护保养;5)使用寿命长。

4.2 施工机具配备

自动计量拌合站500型2座，6 m3混凝土运输罐车6台，喷射机6台(每座隧道3台)。

4.3 人员配备

以一台喷射机为例:喷射手2人、司机1人、上料5人。

5 原材料与配合比的选择

5.1 原材料选择

1)水泥:P.O42.5普通硅酸盐水泥;2)砂:选用中粗砂，根据当地地材情况;3)碎石:级配良好，5 mm～10 mm;4)速凝剂:严格控制其掺量;5)减水剂:为满足强度要求，适当掺加减水剂。

5.2 配合比的拟定

以素混凝土配合比:C∶S∶G∶W=1∶2∶2∶0.45 为基准配合比 ，分别掺入不同外加剂进行试配。

配合比(一):GQ-9速凝剂及GQ-1A减水剂。其配合比为C∶S∶G∶W∶GQ-9∶GQ-1A=1∶2∶2∶0.45∶0.04∶0.01 。

配合比(二):ADD-8速凝剂及ADD-NS减水剂。其配合比为C∶S∶G∶W∶ADD-8∶ADD-NS=1∶2∶2∶0.45∶0.04∶0.012。

其结果见表1。

表1 配合比结果表

可见掺入外加剂的两种配合比均满足C25强度标准，但综合考虑其外加剂单价及与材料匹配性，及现场混凝土和易性，决定采用配合比(二)，再经过现场多次试验及比重换算，最终配合比(二)经过修正，得到:

C∶S∶G∶W∶ADD-8∶ADD-NS=1∶2.14∶2.11∶0.47∶0.04∶0.012。

6 现场验证

1)原材料影响。同种材料，分A(水洗过)和B(未水洗)进行试拌，同一块岩面上喷射，A比B具有混凝土强度高，粘结力大，回弹小等优点，说明集料的干净性对喷射混凝土很重要。

2)施工温度影响。当温度过高时，水泥凝结时间加快，掺速凝剂后的混凝土其终凝时间和后期强度都不利。因此，应采取措施控制好喷射混凝土温度。

3)喷射层厚度的影响。一次喷层厚度太大，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起坍落;太小时会引起回弹过大，喷层仅留砂浆，影响喷射质量。因此，应控制喷层厚度。

4)风压的影响。风压过大会造成喷射速度太高而加大回弹量，风压过小会使喷射力减弱，影响混凝土密实性，进而影响其强度。因此，应控制好施工时的风压。

7 实施后效果分析

1)喷射完成后跟踪检查，未发现表面裂纹的产生。2)对喷射混凝土试件切开检查，其表面气孔多呈椭圆形，闭合相互不连通，不会降低抗渗性能，且28 d试件强度符合要求。3)通过钻芯取样，喷射厚度基本满足要求。

8 结语

1)从防水角度考虑，分层喷射，效果会比较好。2)混凝土配合比计量必须精确，应加强检查力度，使计量设备始终处于受控状态，进而才能更好地保证初期支护的防水效果和质量要求。

[1] GB 50086-2001，锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].

[2] TJ 042-94，公路隧道施工技术规范[S].

[3] 朱冠华.锚杆喷射混凝土支护在公路边坡防护中的运用[J].山西建筑，2009，35(25):297-299.