隧道施工中挂模湿喷混凝土技术的应用研究

谢朝叶

(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

1 挂膜湿喷混凝土的技术原理与应用优势

1.1 易于控制配合比

湿喷混凝土技术将用于湿喷的混凝土按照一定生产工艺生产后送入湿喷机中，能够使混凝配合比始终处于受控状态，有利于保证施工质量。

1.2 回弹率低

根据测试结果显示，湿喷混凝土的回弹率为15%左右，仅为干喷混凝土回弹率的1/3，有利于降低生产成本，提高生产效益。

1.3 粉尘浓度低

在喷射混凝土施工时，粉尘浓度越高，隧道内能见度就越低，从而导致操作人员难以控制喷射混凝土的质量。而湿喷喷嘴旁的粉尘浓度比潮喷喷嘴与干喷喷嘴旁的粉尘浓度低，有利于操作人员保证喷射数量和质量，避免造成浪费。

1.4 生产效率高

湿式混凝土喷射机的人工作业，每小时可喷射7～9 m3;若采用喷射机械手作业，每小时则可喷射15～18 m3，与干式混凝土喷射机相比，可提高2～3倍的生产效率。

1.5 损耗小

干式喷射机具备体积小、结构简单、清洗方便的特点，但是其结合板的磨损较为严重。而湿式喷射机虽然体积大、构造复杂、需动力设备牵引，但是其结合板的磨损程度小，有利于降低设备材料损耗。

2 挂膜湿喷混凝土技术在隧道施工中的应用

2.1 配合比设计

(1)胶骨比。水泥与骨料之间的比例应当在1∶4～1∶5之间，若是水泥用量过多或是过少，都可能会对硬化后的混凝土质量有所影响，同时，通过对胶骨比的控制，还能起到控制回弹量和混凝土初期强度的作用。

(2)砂率。其最为主要的作用是对混凝土中钢纤维的分散程度进行支配，并且还能对回弹料中的成分比例有所影响。工程实践表明，砂率越大对施工越有利，若是工程没有特殊要求，骨料当中砂的比率可以控制在55%左右。

(3)坍落度。在挂膜湿喷混凝土施工中，混凝土的坍落度控制比较重要，按照现行规范标准的要求，尽可能将混凝土的坍落度控制在8～18 mm这一范围之内。

(4)水灰比。这是决定混凝土强度的关键性指标之一，通过对水灰比进行有效的控制，可以确保硬化后的水泥结构达到较高的致密性，并且还能保证混凝土表面的平整度。

2.2 施工前期准备

在挂膜喷射混凝土前，需要先对隧道表面进行处理，具体做法是将位于隧道表面上的松动石块清除干净，然后再用高压水枪对围岩表面进行冲洗，直至围岩上无杂物即可;围岩表面清理工作完毕之后，岩面上会留存少量的水，此时可以采取带有小孔的排水管并将之牢靠固定于型钢拱架身上，当混凝土喷射完毕后，便可形成永久性排水孔;粗细骨料应当分开放置，并采取相应的防雨防潮措施;施工开始前，需要对湿喷机具进行检查，看其性能是否完好，能否正常工作，可将检查的重点放在机械开关和管路接头上;按照实际工程量，将适量的液体速凝剂加入到湿喷机当中，并依据预先设计好的配合比对计量表盘进行调节，以此来确保速凝剂的用量满足设计要求。

2.3 搅拌与运输

可以采用全自动计量式搅拌机对拌合料进行搅拌，并按照设计配合比向混合料中加入各种辅助材料，其中钢纤维可以直接添加到骨料当中，搅拌时间应当控制在3 min以内，由于钢纤维遇水之后会在较短的时间溶解，所以其能够均匀地分布在混合料当中;对于搅拌好的混合料可以采用罐车进行运输，并在运输的过程中继续搅拌，这样可以避免因运输过长混合料出现离析现象。为了确保混凝土喷射不间断，需要至少配备两台运输罐车连续运料。

2.4 施工技术要点

(1)操作人员在对混凝土喷射机进行操作的过程中，必须严格按照操作规程的要求进行施工。由于喷射的过程中，液体速凝剂会在喷嘴位置处形成雾化现象，而且还会和混凝土结合，并发生反应，所以当混凝土喷射到围岩表面时，会在2～3 min左右的时间内完成初凝，并在10 min内终凝，故此，在喷射时必须对混凝土的坍落度进行有效控制，喷拱时应当将坍落度控制在8～10 cm之内，边墙喷射时则应当控制在12～16 cm以内。

(2)模板的设计和安装是挂膜湿喷技术的关键环节，在对模板进行设计时，要遵循易于拆装的原则;安装模板时，可以借助直卡和弯钩卡将模板牢靠固定在工字钢拱架上。

(3)在进行挂膜湿喷混凝土时，应当对以下几点加以注意:在安装架立型钢拱架时，控制好型钢拱架的间距，一般间距为60 cm。在安装架立完成后，直接进行初喷施工。初喷施工要保证喷射混凝土的完整性、均匀性，并要求混凝土与岩面紧密结合，将混凝土喷射厚度控制在3 cm;在完成第1榀型钢拱架的安装架立时，应当安装1块高度为25 cm的模板，采取左右对称交替的施工方式进行施工;喷射混凝土作业时，既要保证喷嘴对准混凝土仓面，也要保证喷嘴垂直于岩面;由于模板易于安装和拆卸，所以可在混凝土喷射施工时，采取边喷射边拆除或安装模板的施工工艺;在施工中，利用高压风将混凝土喷射到岩面后，要将混凝土挤压密实，确保混凝土高度控制在100 cm，并且要求混凝土喷射施工始终处于连续施工状态，以保证施工质量;拱顶喷射应当至少进行3～4次，直至混凝土喷满为止，最后封口密实即可。

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