隧道喷射混凝土回弹量的降低方法及应用实践

岳久强

(中国铁建二十局集团市政工程有限公司， 甘肃 兰州 730000)

1 降低喷射混凝土回弹量的必要性

近年来，隧道工程逐渐增多，喷射混凝土在其中得到了非常广泛的应用，而且技术也日渐完善，但是在使用过程中仍然存在着回弹量较高的问题，一直没有有效的措施予以解决。为了能够控制提升隧道施工质量，降低混凝土回弹量。文章对隧道喷射混凝土回弹量的降低方法进行了试验研究，希望对喷射混凝土回弹量的降低有所帮助。

2 工程概述

青化砭 2号隧道北起青化砭镇前石绵羊沟，终到元龙寺岳家塔村附近，隧道进口里程DK346+255.28，出口里程为DK350+652，隧道总长4396.72m，为单洞双线隧道，隧道最大埋深 173.62m。隧道 DK347+385.50-DK347+983.31段位于R=1400m的右偏曲线上；隧道DK349+275.77-DK350+093.87段位于R=1200m的右偏曲线上，其余段位于直线上。隧道线间距变化范围4.0-4.21m。隧道纵坡为单面坡，坡度及坡长以此为-3‰/4396.72m。隧道进口与跨包西铁路特大桥相连，桥梁台尾里程DK346+255.28，隧道缺口里程DK346+255.28。

3 隧道喷射混凝土回弹量的控制

3.1 合理选择材料

为了对隧道喷射混凝土回弹量进行控制，一定要对材料的选择引起重视，其中包括以下几点：（1）水泥。要想确保喷射混凝土的凝固时间、与速凝剂的相容性，要采用耐久性好、强度高的水泥，水泥强度等级≥32.5MPa，最佳选择为P.O42.5以上的普通硅酸水泥。需要注意的是，在使用之前要进行强度检验，不同厂家、规格的水泥严禁混合使用。（2）骨料。粗骨料可以采用耐久、强度高的碎石或卵石，粒径最好在 15mm以下，细骨料应该采用硬质洁净的中砂或者粗砂，细度模数要＞2.5。集料级配要采用连续级配。（3）外加剂。在不影响混凝土的原有性能的前提下，可以适量地掺加增黏剂，以减少喷射混凝土的回弹量及粉尘，具体掺量由试验确定[1]。（4）速凝剂。为了有效降低喷射混凝土的回弹量和粉尘率，合理使用速凝剂是非常重要的，应尽量选择对人体危害小的速凝剂，在使用之前要组织开展与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，要求其速凝剂初凝时间要控制在＜5min，终凝时间要控制在＜10min，一般情况下速凝剂掺量可采用水泥质量的 4%～6%，确保速凝剂的干燥，防止受潮变质[1]。（5）拌合用水。拌合用水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不得使用污水及PH值＜4的酸性水和含硫酸盐量＞水质量1%的水。

3.2 控制输料管距离

在进行隧道混凝土喷射时，喷浆机将湿喷料运输到输料管之后，由于受到风压的影响，湿喷料会被喷射到喷头处，在与水完全融合后喷射到岩壁上面。输送湿喷料的过程中，风压于管内截面上的作用力全部相同，虽然混凝土湿喷料中包含粒径、配比不同的石子、水泥以及砂子，但其所承受的力仍然是相同的。因此，上述湿喷料在输送过程中也会呈现出不同的状态，其活动范围也不尽相同。通常情况下，水泥会在管道上面的做悬浮运动，砂子在管道中间做半悬浮运动，石子在管道下面做滚动运动，因此，拌制好的混凝土湿喷料在管道中会被分开。风压在混凝土湿喷料中的作用时间由管道的长短而决定，管道越长，作用时间也就越长，湿喷料的分离现象也就越严重，这也就是人们所说的“管道效应”。要想控制喷射混凝土的回弹量，要尽可能防止“管道效应”的产生，因此，要对输料管的距离进行有效控制。

3.3 调整工作风压

隧道喷射混凝土回弹率以及粉尘浓度与喷射距离和工作风压之间有着非常密切的联系，在施工时要对风压进行合理调整，尤其是在喷头处，要设置最佳的工作风压。如果喷头处的工作风压＜0.5MPa，那么喷出的混凝土会出现平抛运动，而且还会产生大量的回弹物，喷射于岩壁上面的混凝土更是骨料少、灰浆多，强度与标准严重不符，容易导致管路堵塞。如果喷头处的工作风压＞0.2MPa，那么喷射出的混凝土将呈现直线运动，由于速度比较快，会产生较大的冲击力，风流会将岩壁上的混凝土冲掉。总之，要对工作风压进行合理调整，最好将其控制在0.6～0.8MPa之间，确保喷头与岩面之间距离在 0.8～1.0m，在这种情况下，粒束一般会较为集中，直径能够达到0.3m左右，水泥、石子、砂子都会按照直线运动，不会产生分离现象，有利于喷射混凝土回弹量的控制[2]。

3.4 控制混凝土配合比

混凝土的配合比和隧道喷射混凝土回弹量、喷射强度之间的关系非常紧密，经过混凝土抗压强度的试验可知，水泥、砂子、石子之间的配合比应该为1:2:2.5。适当加入速凝剂，能够减少回弹率和初凝时间，但是如果掺入过量，会导致后期强度被破坏，因此，速凝剂的量应该控制在水泥用量的4%左右。对于配置好的混凝土而言，应该搅拌120s以上，待混凝土颜色均匀，方可使用。相关试验表明，喷射混凝土回弹率低、强度高的情况下，水灰比要保证在 0.4～0.45之间，工作人员可根据实际情况加入适当的水，避免水量过大或过少。

3.5 喷射工艺

（1）干喷法。用搅拌机将集料和水泥拌和好，加入速凝剂。投入喷射机（干喷机）料斗，将混合料输出，在喷头处加水喷出。干喷作业时粉尘大，回弹率高，材料浪费大，并且喷射混凝土密实度较差，质量难保证，该种喷射工艺不利于降低回弹率。建议不宜采用。

（2）潮喷法。将集料预加水，浸润成潮湿状，再加水泥拌和，加入速凝剂，投入喷射机（干喷机）料斗。从而降低上料和喷射的粉尘，但是对减低回弹率来说无实质性效果。

（3）湿喷法。湿喷法将拌和好的混凝土拌合物投入湿喷机料斗，用湿喷机加压送入，在喷头上抽送速凝剂。这种喷射工艺除了降尘外还有效的降低了混凝土的回弹量，避免了混凝土材料浪费，建议准予采用。

4 结束语

综上所述，有很多因素都会导致隧道喷射混凝土回弹量的上升，为了有效防止这种现象的产生，一定要从合理选择材料、控制输料管距离、调整工作风压、控制混凝土配合比、选择优良的喷射工艺、机械手的操作水平的选择等几方面入手，及时降低喷射混凝土的回弹量，降低施工成本，确保隧道施工质量。

[1]刘俊峦.隧道喷射混凝土回弹率控制措施[J].交通世界，2017（30）：126-127.

[2]张本铁.降低隧道喷射混凝土回弹量[J].价值工程，2015（07）：33-34.