高速公路隧道工程中湿喷混凝土的施工技术

孙海东

(山西交通建设监理咨询集团有限公司，山西 太原 030000)

高速公路隧道工程项目的施工尤为复杂、繁琐，而选择湿喷混凝土施工技术，实现隧道工程的安全开挖与支护。从本质上分析，湿喷混凝土施工技术不管是在材料或者是工艺方面都实现了优化，在隧道工程中实践应用湿喷混凝土技术必须高度重视其工艺特点，科学、合理使用湿喷混凝土技术，从而切实提高高速公路隧道工程建设质量。

1 高速公路隧道工程项目介绍

在某高速公路工程项目中隧道工程的长度是1 690 m，隧道选择的是曲墙复合形式的衬砌结构，选择的施工技术是湿喷混凝土技术。该工程项目中隧道的进口与出口相对比较特殊，其中36 m区域为砕石道床，其余皆是弹性整体道床。通过多隧道工程施工现场进行勘察发现，该区域的地质构造十分复杂，三叠系下统砂岩与二叠系上统比较多，而且节理裂隙正处在发育状态，有的区域还发生了破碎夹层问题。

2 湿喷混凝土技术工艺特征与流程

此隧道工程选择的喷射机型号是Aliva-500，其拥有的主要特征具体如下：(1)喷射机在应用阶段能够保证喷枪和喷面始终处在垂直状态，便于控制喷射距离，规避了回弹现象造成的不利影响。(2)喷浆施工中根据特定轨迹运行，且喷浆状态始终如一，有效弥补了传统机械喷浆模式的操作不灵活等缺陷，最重要的是显著提高了材料利用率。(3)与常规式人工湿喷方式对比，Aliva-500喷射机为机械手喷射，所覆盖的面积更宽广，且喷射压力无大幅度波动，能够有效控制喷射角度，无需构建喷浆施工平台。(4)单人就能够完成喷浆作业，且喷浆施工质量明显优于人工喷射施工质量。Aliva-500喷射机的具体施工作业流程如图1所示。

图1 Aliva-500喷射机作业流程

3 湿喷混凝土施工

3.1 前期准备

在湿喷混凝土正式施工之前必须认真完成准备工作，把喷浆面中的危石、欠挖部分进行有效处理。若是地表积水比较严重，则应合理埋设盲管，及时地把积水集中排出。同时在湿喷施工前需要完成相关电气设备的全方位检查，保证设备处在最佳状态。严格根据设计厚度控制锚杆的外露长度，并进行标记，选择的初期支护材料是型钢。针对粗骨料的拌和，需要选择喷射机筛子完成过筛处理，保证材料粒径适中，防止出现堵管等相关问题。

3.2 选用原材料

水泥材料选择的是硅酸盐水泥，强度等级≥32.5R。液体速凝剂选择的类型是JL-20，通过多次试验确定水泥的用量需要严格控制在1.5%～2.0%以内，在3 min后实现初凝，在10 min后实现终凝。而砂子最佳是连续级配河砂，若是条件能够允许，也可选择机制砂。此外，粗骨料粒径需要严格控制在15 mm之内。

3.3 混凝土配合比设计

通过混凝土配合比试验确定试配强度，利用下述公式进行计算

f=f0+1.645δ

式中：f为配置强度；f0为设计强度标准数值；δ为混凝土标准差(选取4.0)。将混凝土喷射机管道直径作为基准，并结合工程项目相关经验，在综合分析与研究之后应该把砂率严格控制在55%～60%之间，而水泥用量则严格控制在380～450 kg/m3之间，水灰比则要控制在0.45～0.60之间，混凝土塌落度控制在80～120 mm区间，然后根据试验结果确定最佳的速凝剂掺入量。最后确定的喷射混凝土配合比详见表1。

表1 湿喷混凝土的配合比

3.4 喷射机高压空气压强调整

针对湿喷混凝土的初期阶段，必须实时注意高压空气压强变化状况，而且初始高压空气压强数值应在0.5 MPa以上；喷射阶段需要完成喷嘴高压空气压强的有效检测，且压强数值应在0.2 MPa以上，从而才能够防止混凝土发生回弹问题。同时，随着喷射位置的不断变化，其高压空气传统的距离也随之变化，所以需要完成喷嘴出料详细检查，并科学调整高压空气压强，从而保证湿喷混凝土质量。

3.5 混凝土喷射量与液体速凝剂调整

Aliva-500喷射机处在运行状态时，需要选择手轮科学调整混凝土的喷射量，而调整之后的喷射量以显示屏的方式呈现。除此之外，在面板中应建立液体速凝剂掺入口，此工程项目中水泥的用量控制在2%。

3.6 混凝土喷射作业

混凝土喷射作业流程具体如下：(1)喷射施工必须严格贯彻“先墙后拱”的基本原则，建立“S型”喷射路线。详细而言，选择由隧道两侧的墙底开始喷射作业，紧接着进行拱顶喷射，最后在中心线位置形成闭合状态。(2)喷射阶段需要保证喷头和喷面处在互垂直状态，若是喷射角度相对比较小，就会导致混凝土回弹率增高。(3)喷射阶段关于高压空气压强的要求极为严格，需要保证高压空气压强始终处在比较高的水平。在Aliva喷射机施工过程中需要把喷头和岩面之间的距离严格控制在1.2～1.5 m之间。(4)喷射施工的初期阶段应把机械手的大臂进行伸展，通过机械手小臂实现灵活调整，使其和地面相互平行。同时应适当调整喷头的距离与角度，然后再喷射作业。(5)若是发生软管堵塞问题，必须及时关闭Aliva喷射机和计量泵，从而才能够保证高压空气处在隔断状态。针对软管堵塞问题的处理，可以持续拍打软管把堵塞的混凝土清除干净，然后注入水进行软管清洗，当软管通常之后才可继续喷射作业。

4 湿喷混凝土施工注意事项

4.1 喷射方式

湿喷混凝土施工阶段，必须严格贯彻“由下至上”的基本原则，并提前处理好平岩凹陷等问题。同时喷射阶段需要重视“喷射圆顺”的基本原则。

4.2 分段施工

该高速公路隧道工程项目，在初次混凝土喷射施工结束后应合理控制预留斜面，而斜面的宽度在200～300 mm之间，选择高压水把斜面清洗干净，然后才能够开始后续喷射施工。

4.3 分层喷射

喷射混凝土施工应贯彻“分层作业”的基本原则，当上一层混凝土达到终凝之后，才可以开始下一层混凝土喷射，若是混凝土终凝时间达到了1 h，则需要选择高压水完成待喷射表明的清洗处理，这也是保证喷射混凝土质量的重点。一般情况下，边墙的一次喷射混凝土厚度要控制在7～15 cm之间，而下拱位置喷射混凝土的厚度要控制在5～10 cm之间。

4.4 喷射过程中的注意问题

需要严格控制喷射速度，这也是后续压实施工有序、有效进行的重要保障。若是喷射阶段高压空气压强相对比较大，则应该适当地提高喷射速度。当Aliva-500喷射机处在运行状态时，必须仔细、认真检查高压空气压强。综合分析与研究喷嘴出料实际状况，然后以此作为依据科学调整高压空气压强。一般情况下，边墙位置高压空气压强在0.3～0.5 MPa间，拱部位置高压空气压强在0.4～0.65 MPa间。

5 总 结

在高速公路隧道工程项目中湿喷混凝土施工技术的应用十分重要，其能够有效提升施工效率与质量。该隧道工程中选择的是Aliva-500喷射机，设备性能与状态良好，显著增强了洞内喷射混凝土施工质量，严格控制了材料浪费问题，并取得了较好的经济效益。未来湿喷混凝土施工技术在公路隧道工程中的应用将会越来越普遍，但是需要相关学者与人员进行研究，不断地提高湿喷混凝土技术水平。