隧道工程湿喷混凝土回弹量降低试验及要点分析

涂海燕

摘要： 随着科技的进步，交通运输业得到了迅猛的发展，重载铁路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。湿喷混凝土施工灵活简捷，具有粉尘少、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。文章重点结合工程项目、HPS3016S型混凝土湿喷台车在隧道工程施工中分析湿喷混凝土回弹量降低试验，并对技术要点进行论述。

Abstract： With the advancement of science and technology， the transportation industry has been developed rapidly. As a key project in China， the construction of heavy haul railway tunnels has also drawn extensive attention from all walks of life. Wet-sprayed concrete construction is flexible and simple， with less dust， rapid strength growth， strong bonding， and good dense. Therefore， it is widely used in slope， tunnel surrounding rock， foundation pit and other reinforcement construction. Based on engineering project， this article analyzes the wet–sprayed concrete rebound reduction test with HPS3016S wet concrete spray squirting truck in the tunnel construction， and discusses the technical points.

关键词： 混凝土湿喷台车;隧道工程;湿喷混凝土;回弹量降低试验;要点

Key words： concrete wet-sprayed truck;tunneling engineering;wet-sprayed concrete;rebound reduction test;main points

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）07-0092-03

0 引言

湿喷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。但是需要注意隧道工程湿喷混凝土回弹量，避免对工程项目施工质量、经济效益造成影响。

1 工程概况

新建蒙西至华中地区铁路煤运通道MHTJ-29标段二工区隧道13621.76延长米共18座（其中超过1000m的隧道3座分别为张坊隧道全长5755m，官渡隧道全长2027m，林家屋隧道全长1446m，其余为小隧道群），张坊隧道全长5755m，是全线重难点工程和环境监控重点隧道。隧址区穿越大围山风景区，存在强富水或中富水的断层破碎带地段，隧道DK1641+035～135段100m、DK1641+285～550段265m、DK1641+700～910段210m，共3段575m为高应力区，隧道DK1641+135～285段，共1段150m为极高应力区，同时隧道存在涌水、突泥、软岩大变形等风险。

2 主要机具设备

电动空压机3台（20m3/台）、HPS3016湿喷机1台（生产率30m3/h）、混凝土运输车2辆、装载机一辆（湿喷混凝土由拌和站集中拌制）、平模及端头模板若干。

3 具体试验流程及要点分析

为验证湿喷混凝土质量对喷混作业的影响，对不同的混凝土原材料、配合比进行试验并全程跟踪喷射效果。

3.1 原材料选用

水泥：中材萍乡水泥有限公司生产的P.O42.5水泥，水泥安定性、凝结时间、抗折、抗压强度指标均合格。

粉煤灰：华能安源发电有限公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰，性能指标符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》有关规定。

中砂：清江河下游砂场，Ⅱ区中砂，级配合理，细度模数为2.6～3.0的中粗砂，云母含量、含泥量、泥块含量满足规范要求。

碎石：江西省万载县旺银岭采石场5-10mm碎石，其颗粒级配、最大粒径、压碎值、有害物、针片状颗粒含量等满足相关技术要求。

减水剂：江苏苏博特新型材料股份有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂/山西科腾有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂。

速凝剂：四川铁科新型建材有限公司生产的TK-SN速凝剂。

水：当地饮用水。

3.2 湿喷混凝土配合比确定

湿喷混凝土配合比确定包括室内常规配合比设计和現场试喷调整两部分，两个步骤互为补充，缺一不可。

①湿喷混凝土采用山西科腾减水剂，掺量0.8%（具体配比见表1），混凝土塌落度损失较快：

如图所示为张坊隧道出口上台阶初支第一车共2m3混凝土16：10在搅拌站测量塌落度为155mm（图1），16：46罐车到达洞口后料太干甚至无法从罐车中放下。第一次加水搅拌后混凝土塌落度为15mm（图2），第二次加水搅拌后混凝土塌落度175mm（图3）。经分析认为造成本次混凝土塌落度损失大的原因主要有五项：1）砂率偏小;2）水灰比偏小;3）减水剂掺入量小，保塌性不好，水分蒸发较快;4）罐车容积为8m3装入2m3混凝土，罐子内部比较干，混凝土在罐车内搅拌过程中水分损失较多;5）该款减水剂与所用水泥的适应性不好。endprint

②调整配合比中粉煤灰掺量、砂率、水灰比，试用苏博特减水剂在张坊隧道进口上台阶施工中对湿喷混凝土性能进行了测试（配比见表2），减水剂掺量1%。为避免原来的减水剂与苏博特减水剂混合影响试验效果，采用人工称取减水剂加入到拌和用水中（图4、图5），20：08搅拌站测量出机塌落度190mm（图6、图7），20：45罐车到达工地测量塌落度仍为190mm未发生变化。使用铁锹翻动小车中的混凝土明显感觉混凝土具有良好的流动性，翻动时很轻松（图8）。喷射台车泵送过程中最大喷射方量17m3/h时，泵送压力9MPa，泵送压力正常。该车料喷射时无堵管现象，回弹较小，效果良好（图9）。

张坊隧道出口上下台阶初支共喷射混凝土32m3，期间未发生等候时间长混凝土变干现象，说明苏博特减水剂具有良好的保塌性，与水泥的匹配性较好。分析总结湿喷混凝土配合比设计参数对施工质量的影响：

1）胶凝材料用量控制。胶凝材料总量应控制在480～495kg/m3，其中水泥用量应控制在400kg/m3以上，水泥用量过小，回弹量增大，初期强度增长缓慢，当水泥用量增大时，湿喷混凝土初期强度相应提高，回弹量减小。

2）砂率。砂率应控制在50%～55%之间，砂率的大小既影响湿喷混凝土的施工性能，也影响其力学性能。当砂率低于50%时，回弹量大，易堵管，湿喷混凝土强度离散性大，施工工艺不易掌握。当砂率过大高于55%时，因粗骨料减少，湿喷混凝土强度降低，回弹率增高，同时要达到相应的坍落度和流动性必须加大水泥用量，不经济。

3）水灰比与坍落度。水灰比影响湿喷混凝土回弹量和强度，水灰比过小强度虽高但回弹量也增高，水灰比过大回弹量虽可减小但强度降低，湿喷混凝土水灰比宜控制在0.40～0.48。

坍落度是评价混凝土流动性、黏聚性、保水性的重要指标，经过多次现场坍落度检测试验，坍落度应控制在160～200mm。

③试验过程中也发现一些其他问题对混凝土喷射质量有一定影响：

1）速凝剂太稠，工地施工时直接从小桶中抽取导致速凝剂实际掺入量远低于喷射台车显示值，要求先将速凝剂加入到喷射台车上的速凝剂桶内，喷浆时从速凝剂桶内抽取，同时要求速凝剂厂家改良配方，提高速凝剂的流动性。

2）喷射台车操作手技术水平参差不齐，喷射平整度较差，每次喷完喷射面都需要使用工具修平，效率较低。部分操作手为方便喷射后刮铲混凝土将速凝剂掺量调低，混凝土凝结时间变长。喷射拱顶时一次喷射厚度较厚，存在混凝土成片掉落现象。喷射拱架时未按要求先喷拱架底部再正对着拱架喷射导致拱架内存在空洞。

3）工地普遍存在人员坐在喷射台车喷头马达上使用铁锹刮铲鼓包的混凝土现象，必须立即叫停这种危险行为，改用其他安全的方式修整混凝土。

④湿喷混凝土现场检测。

1）测得1天强度为12～16MPa，滿足1天强度达到10 MPa以上要求。

2）现场留取大板试件，测得7天抗压强度为29.1MPa，28天抗压强度33.4MPa。

3）现场取芯28天抗压强度均在25.0MPa以上。

4 质量检查与质量控制

①湿喷混凝土的原材料、配合比、拌和、运输、喷射、质量检查等，应符合现行《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》和《铁路隧道工程施工质量验收标准 》有关规定。

②喷射手必须经过岗前培训并考核合格。

③喷射混凝土随拌随用，向喷射机供料应连续。

④喷射混凝土的回弹率：边墙控制在15%左右，拱部控制在20%左右。

⑤喷射混凝土的厚度应符合：

1）喷射混凝土平均厚度不应小于设计厚度。

2）喷射混凝土厚度检查点数的80%及以上大于设计厚度。

3）喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。

⑥喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、松酥、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。

平整度用1m靠尺检查，表面平整度允许偏差：D/L≤1/10（D为凹槽深度，L为凸点间距，L≤1m）。达不到要求的，凿除部分砼后可用喷混凝土对基面进行找平处理。

5 安全、环保措施

①加强作业区的通风、照明、采取防尘措施降低粉尘浓度。②作业人员应配戴必要的防护用品，如口罩、眼罩、雨衣裤、长统胶靴和乳胶手套等。③机具设备应置于安全地段。喷射机、空压机等必须装置压力表和安全阀，定期进行耐压试验，合格方可使用。④突然断水或断料时，喷头应迅速移离受喷面。⑤发生堵管时，应尽快疏通。处理堵管时喷嘴前严禁站人。

6 结语

湿喷混凝土的技术性能、力学性能在很大程度上是由原材料质量和配合比决定的，同时和施工工艺有关，因此，合理选择原材料和确定施工配合比是保证湿喷混凝土质量和工程效益的关键，作为施工企业要扩大考察原材料范围，多选择几个合格的砂石料源地，加强对供应商的管理，保证供应能力和质量，从根本解决问题，试验室加强原材料监控，杜绝不合格原材料入库。砂、碎石集料进场尽量形成连续批，避免随进随用现象，让含水量有一个稳定的过程。加强现场技术人员管理，严禁现场私自加水。

要控制超挖，围岩松散层、软弱层及时处理，分层喷射时，一次喷射的最大厚度水平喷射时不宜大于10cm，向上垂直喷射时不宜大于6cm。后一层喷射应在前一层终凝后进行，组织喷浆手进行系统的观摩培训，改进喷射工艺。

参考文献：

[1]刘康.低回弹喷射混凝土技术研究[D].河北工业大学，2015.

[2]曾旻，刘艳，杨文平，王超.隧道喷射混凝土施工质量控制[J].交通标准化，2014，42（11）：147-151.

[3]王德洋.隧道喷射混凝土质量控制[J].公路交通科技（应用技术版），2016，12（03）：318-320.endprint