关于隧道工程喷射混凝土施工质量控制的探讨

2017-03-10段冲

环球市场 2017年18期

关键词：速凝剂骨料围岩

段冲

中铁二十局集团第二工程有限公司

关于隧道工程喷射混凝土施工质量控制的探讨

段冲

中铁二十局集团第二工程有限公司

本文介绍了喷射混凝土的主要特点及作用，并对其施工技术进行了简述，重点探讨了隧道工程喷射混凝土施工的质量控制措施，以供参考。

隧道工程；喷射混凝土；施工；质量控制

前言

随着科技的进步，交通运输业得到了迅猛的发展，隧道建设作为我国的重点工程项目也受到了社会各界的广泛关注。由于喷射混凝土作为一种新型的支护结构，它将运输、浇筑、振捣等工序合而为一，施工灵活简捷，具有强度增长快、粘结力强、密实性好的特点。因此，广泛应用于边坡、隧道围岩、基坑等加固工程的施工。

1 喷射混凝土的主要特点及作用

喷射混凝土具有操作简单，易于控制等优点，无论多么复杂的环境都可以实现快速作业，对于施工人员的技术要求也比较低。同时减少了混凝土作业的施工工序和材料，施工更加快捷、便利，有效保障了施工进度。在性能方面，喷射混凝土与其他支护结构形成了统一的整体，稳定性更强，还具有良好的抗压抗剪抗渗性，内部结构也不易被破坏和变形，隧道的使用年限因而得到大幅度的提升。

2 喷射混凝土施工技术简述

目前我国在进行隧道建设中选择复合支护中大部分选择的是喷射普通混凝土或者喷射钢纤维混凝土的施工方式，一般选择的是干喷和湿喷两种方式。喷射混凝土的优势非常明显，主要有支护及时、质量高、强度好、密实度高、操作简单灵活等等，尤其在软性土质的围岩地质条件下，与钢拱架、系统锚杆共同组成了联合支护结构，为施工带来了巨大的便利。以新奥法分析来看，允许围岩出现变形量，变形时通过围岩自承能力以及支护结构来控制围岩的变形量，能够缓解变形量。

3 隧道工程喷射混凝土施工的质量控制

3.1 原材料的控制

(1)拌和用水控制。混凝土拌和用水基本都会使用生活用水，如果使用pH值小于4的酸性水、含硫酸盐量(按SO4 2-计算)的总量超过1%以及含有影响水泥正常凝固的有害物质等，都会造成混凝土整体性能下降。研究发现，硅酸盐水泥在水化时的水灰比仅仅为0.22，因此，酸性水会造成后期水分的大量蒸发而造成孔隙率上升，此时混凝土的强度会大大降低，混凝土的孔隙率每降低1%，其整体强度会提升10%，基体孔隙率的产生主要是因为在拌和过程中因为用水量大而形成比较多的凝胶孔毛细孔，所以在喷射过程中必须要严格控制含水量。

(2)水泥控制。为了保证混凝土的凝固时间，同时与速凝剂很好的结合，水泥通常选择强度高、抗渗性好以及耐久性好的产品，一般会选择42.5号以上的普通硅酸盐水泥，其次会选择矿渣硅酸盐水泥以及火山灰质硅酸盐水泥；地质条件较复杂的隧道施工中一般使用的是早强水泥；使用前应该进行混凝土强度检验，同时避免在储存过程中出现受潮和结块现象，不同生产厂家、型号、规格的水泥不能混合使用。

(3)骨料控制。混凝土的强度一般与骨料强度有着密切关联，同时还与水泥、骨料的粘结强度有关，如果骨料比较比较粗糙，其粘结强度就会比较高，所以使用碎石比卵石要好。大量实验结果显示，一定尺寸内的骨料粒径越小，分布越均匀，其强度就会越高。骨料的粒径减小，不仅仅会增加骨料与水泥浆的接触面积，还会使拌和比较均匀，骨料周围有害气体减少，水膜减薄，进而实现提高混凝土强度的目的。

(4)外加剂控制。为了有效的降低水量、回弹率、粉尘率，并且使得喷射后的混凝土早凝早强，通常在混凝土中加入外加剂，其主要组成部分是速凝剂，性能要达到设计标准要求，并且不会出现毒害作用。速凝剂加入前，首先应该进行水相溶性以及水泥净浆速凝效果实验，初凝时间控制在5min以内，终凝不能超过10min，其次必须保证干燥。添加剂的主要作用是加速混凝土的凝固，同时降低回弹量，早点达到设计强度，因此，添加剂应该保证其拌和均匀，通常其加入量保持在2%～4%，工程实践中拱部可用2%～4%，边墙可用2%，添加剂过多反而会影响整体强度，主要是因为速凝剂虽然提高了凝固速度，但是其也会组织水在水泥中扩散，使得一部分水包裹在已经凝固的水泥中，产生气孔，另一部分水泥因为没有吸收充分水源而出现干缩现象，形成裂纹。

2.2 喷射混凝土的厚度控制措施

(1)严格控制设计与实际差。工程实际中，有的隧道在进行喷射混凝土施工时，容易出现偏薄的现象，这会工程安全造成严重影响。初期的支护一般是与围岩共同完成的，控制其发生变形现象，保证下道工序正确实施以及隧道的整体结构稳定性，在喷射过程中如果出现裂缝，那么就应该进行补喷并且对开裂区域进行加强处理，以避免围岩出现较为严重的变形现象，并不仅仅是为了释放。但是有比较大的一部分人认为初期支护不足的情况下可以使用二次衬砌进行混凝土补充，这种情况虽然能够提高其结构强度，但是从新奥法施工原理以及结构受力情况进行分析，确是不合理的。

(2)控制喷射过程。钢拱架初期支护时，通常会出现钢拱架处喷层厚，两个拱架之间喷层薄，会造成整个喷射表面出现波浪形，要想解决这个问题，必须要严格控制喷射过程，喷射人员在完成喷射后，及时对钢拱架进行补喷，或者在挂防水板出对喷凝土表面进行检查，对于强度非常弱的区域应该克服一切困难进行补喷，如果二次衬砌混凝土浇筑完成后发现其不达标，在进行打孔(或预埋钢管)注浆来处理空洞，不仅会造成人员的浪费，施工难度会增加，同时还会造成防水板的破坏，形成漏水现象。

3.3 喷射混凝土应加强养护

养护是保证混凝土结构质量的主要环节。一般来说，混凝土的强度伴随着龄期的延长而逐渐增大，主要是因为胶凝材料在使用过程中不断水化，其与所处的环境温度、湿度有关。因为经常放炮以及通风而使得隧道内部的温度较高，喷射混凝土周围的空气湿度比较小，在加之混凝土水化热造成的内部温度过高，使其表面水分蒸发过快，进而使得混凝土内部的含水量持续下降。