隧道喷射混凝土施工工艺探讨

李清泉

（贵州省交通建设咨询监理有限公司，贵州 贵阳 550001）

0 引言

隧道初期支护喷射混凝土是隧道开挖后及时对开挖面封闭的一种快速处理措施，这是新奥法施工的理念，隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和，由混凝土搅拌运输车运至洞内，采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。

1 喷射前准备

1.1 受喷岩面处理

一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网（网格宜不大于20×20mm、线径宜小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。

1.2 控制喷射混凝土厚度标志设置

一般采用埋设钢筋头做标志，亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1～2m设一根，作为施工控制用。

1.3 设备检查

检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。

1.4 材料要求

材料要求如下：

a）水泥 喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa，根据工点特点，必要时可采用特种水泥；

b）粗、细骨料 粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石（斗石），或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料，当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料，喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于15mm，骨料级配宜采用连续级配，按重量计含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.25%，细骨料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于2.5，含水率宜控制在5%～7%，砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%，含泥量不应大于3%；

c）外加剂 外加剂应对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响，对混凝土和钢材无腐蚀作用，对混凝土的凝结时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外），吸湿性差，易于保存，不污染环境，对人体无害，喷射混凝土宜采用液体速凝剂，使用前，应做水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，并要求初凝时间不应大于5min，终凝不应大于10min；

d）水 水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，一般应采用饮用水；

e）钢纤维 钢纤维内不得含有明显的锈蚀、油脂及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质不应超过钢纤维重量的1%，钢纤维长度应为20～35mm，并不得大于输料软管以及喷嘴内径的0.7倍；

f）合成纤维 喷射混凝土中的合成纤维宜采用聚丙烯纤维，材质应满足设计要求。

1.5 人、机安排

为实现隧道安全、快速施工的目的，应结合隧道开挖进度，进行施工机具及劳动力的合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。

湿喷机的选择应符合以下要求：a）机动性强，维修方便，易操作，对集料的级配和坍落度要求范围广；b）密封性能良好，输料连续均匀；c）生产率大于5m3/h，允许最大粒径为15mm；d）输料距离水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m；e）喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3。

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，检查喷砼质量。

2 混凝土搅拌、运输

湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。

钢纤维混凝土的搅拌工艺应确保钢纤维在拌合物中分散均匀，不产生结团，宜优先采用将钢纤维、水泥、粗细骨料先干拌后加水湿拌的方法，且干拌时间不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗细骨料和水，在拌合过程中分散加入钢纤维的方法。搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1～2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。

掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4～5min。搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用；若仍有成束纤维，则至少延长搅拌时间30s才可使用。运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供应。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失等现象。

3 喷射作业

3.1 喷射操作程序

喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

3.2 喷射顺序

喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

3.3 喷射速度

喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。

3.4 喷射注意事项

喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5～2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40～60cm，高15～20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。如果喷嘴与受喷面的角度太小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。

4 养护

喷射混凝土终凝2h后，应进行养护。石质隧道采用喷雾养护，黄土隧道采用养护液养护。养护时间不小于14d。当气温低于5℃时，不得洒水养护。

5 安全保证措施

安全保证措施主要有以下几项：a）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；b）喷射手控制好风压、喷射距离，避免回弹骨料伤人；c）电线包皮应完好，开关应装在固定闸刀盒内；d）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；e）喷浆结束后，应清洗喷射机及管路，避免堵管炸裂伤人。

6 结语

喷射混凝土是隧道初期支护的重要组成部分，也是一种柔性支护，它的施工质量是整个初期支护质量的关键。