高速公路隧道施工中湿喷混凝土工艺的实践研究

2021-04-10张孝钱

工程技术研究 2021年6期

关键词：岩面高性能施工人员

张孝钱

保利长大工程有限公司，广东广州 510000

1 高速公路隧道施工中湿喷混凝土工艺的基本技术指标

在实际施工前，施工人员需要结合混凝土的相关数据标准对高速公路隧道所处地理环境进行详细且全面的水文地质勘察，其主要目的是掌握地下水和地表水的成因、分布及运动规律，为工程设计和施工提供准确的依据。

与普通喷射混凝土相比，高性能湿喷混凝土技术有着极为严格的工艺标准：（1）应具备较小的回弹量；（2）要保证施工过程中的粉尘浓度；（3）应具备良好的施工性能；（4）要保障混凝土的强度；（5）后期强度保障率高；（6）具有极强的耐久性。

现阶段，无论是在国内还是在国外，湿喷混凝土技术都得到了有效的实施与应用，但同时也对湿喷混凝土技术提出了一定的工艺控制参数指标。因此，在实际高速公路隧道施工过程中，相关施工单位以及施工人员必须贯彻执行国际湿喷混凝土工艺控制参数指标，针对相关施工环节与施工内容进行一定的优化。

首先，应注重水泥裹砂石效应分析，这样才能够很好地避免实际施工过程中发生浆体离析现象。国内外大量的实践研究表明，水泥裹砂石效应分析不仅能够有效改善普通喷射混凝土，还能够在一定程度上有效保障湿喷混凝土工艺中混凝土的强度与耐久性。更重要的是，水泥裹砂石效应分析还能够对砂石的含水量起到一个最为基本的保障作用。

其次，施工人员应进行不同工艺参数的喷射试验。在这一过程中施工人员可以充分结合高速公路隧道中围岩工艺参数来进行，且在喷射试验过程中应充分考虑喷嘴与喷射面的距离以及喷射角度和针对隧道中围岩表面的处理等方面的内容。

一定程度上而言，喷射试验的效果直接决定了最终的高速公路隧道湿喷混凝土工艺的喷射效果以及最终高速公路隧道的施工质量。

2 高速公路隧道施工中湿喷混凝土工艺的设计配合比优化

2.1 材料选择与配合比设计优化

在实际施工过程中，绝大多数施工单位的成本资金有限，根本不支持其进行高性能湿喷混凝土的采购，因此大多数施工单位都会选择使用普通喷射混凝土进行高性能湿喷混凝土的仿制，而在这一过程中就需要充分掌握好配合比中各材料的选择及用量。例如，选择强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，就需要选择细度模数为2.6的细骨料，粒径为5～10mm的河砂、粉煤灰以及减水剂、速凝剂等，从而才能够进行普通喷射混凝土的配合比设计。通常情况下，在进行混凝土配合比设计的过程中，施工人员应进行初步的混凝土试拌，这样才能很好地观测到所配好的混凝土强度，从而有效保障喷射混凝土的施工效果。如果在混凝土试拌过程中发现混凝土的强度较低，那么施工人员可以按照一定比例在混凝土中加入硅灰，这样能够在一定程度上提高混凝土的强度。硅灰是高性能喷洒混凝土中的一种重要掺合料，其本身就属于一种高性能材料，因此在进行高性能湿喷混凝土仿制的过程中，加入一定比例的硅灰和粉煤灰都能够有效提高普通喷射混凝土的强度，从而有效保障最终的施工质量与喷射效果。

2.2 高性能湿喷混凝土的降尘减弹控制特性

如前文所述，运用普通的喷射混凝土能够实现高性能湿喷混凝土的仿制，而通过高性能湿喷混凝土的仿制，同样能够使普通喷射混凝土具有高性能湿喷混凝土良好的降尘减弹效果。在进行实际湿喷混凝土的过程中，如果想要充分发挥出高性能湿喷混凝土的巨大优势，必须注重以下三个方面的喷施技术控制：

（1）降尘减弹作用的发挥需要基于一定的喷射角度，因此在实际施工过程中施工人员需将喷射角度控制在75°～105°；

（2）在降尘减弹的同时也能够实现风压的减小；

（3）在进行高性能湿喷混凝土配合比优化设计时，施工人员需要对速凝剂的基本用量进行严格的控制，避免因用量过多或用量过少而对湿喷混凝土的回弹效果造成影响。

2.3 湿喷混凝土的质量检测试验

当相关施工单位在有效完成高性能湿喷混凝土配合比优化设计工作之后，就能够按照一定配比进行高性能湿喷混凝土的制作，从而得到高质量的湿喷混凝土。但在完成一系列工作之后，相关施工单位还需要采用抗压强度合格标准对湿喷混凝土进行强度检测，检测其强度是否符合国家相关规定与标准。在检测过程中，施工人员需选取10组高性能湿喷混凝土试验材料进行试验，查看其抗压强度均值是否都小于1.05倍且大于0.9倍，这样才能够表明当次的高性能湿喷混凝土配合比优化设计完全成功。相反，如果试验结果强度均值低于1.05倍，则表示当次的高性能湿喷混凝土配合比优化设计失败。

除了进行湿喷混凝土抗压强度检测，施工单位还需要对湿喷混凝土的厚度进行检测。湿喷混凝土厚度的检测分为两个方面：首先，需要利用激光断面仪对湿喷混凝土的厚度进行全面的检查和分析；其次，应全面掌握断面数量，每10延米就需要进行一次检查，且应注重隧道拱顶中线到断面的检查，在这一段距离中要进行全面且详细的检查。

3 高速公路隧道施工中湿喷混凝土工艺的施工应用

3.1 混凝土的拌制与运输

在进行湿喷混凝土拌制的过程中，需要严格按照一定材料的投放顺序来进行相关材料的投放，正常的材料投放顺序为砂、碎石、水泥、水、外加剂。通常情况下，在加入减水剂后施工人员至少还需要搅拌2min以上，但最多不能够超过4min。多年实践经验表明，在加入外加剂之后，如果拌制时间小于2min，则会导致混凝土中的外加剂分布不均匀；如果拌制时间大于4min，则会对减水剂的性能造成一定的破坏，从而影响到湿喷混凝土的最终质量。另外，在运输湿喷混凝土时，运输人员不仅要保持一定的行车速度，还需要让罐体保持运转，这样才能够很好地避免混凝土出现离析现象。

3.2 混凝土喷施工艺

在进行实际高速公路隧道施工湿喷混凝土工作之前，施工人员应对隧道的岩面进行冲洗，冲洗的方式有两种，即高压风枪以及高压水枪。冲洗时，施工人员应按照从上往下的顺序进行，先拱顶后侧壁。实践经验表明，在进行湿喷混凝土之前，冲洗过后的岩面与混凝土结合得更为紧密。与岩面冲洗正好相反，湿喷混凝土时应从隧道最低处开始，是一个由下往上的喷射原则，因为这样能够有效避免喷射出的混凝土回弹的杂质对洁净的岩面造成污染，从而对最终的喷射质量造成影响。在实际湿喷混凝土的过程中施工人员应保持一个固定不变的喷射距离（喷嘴与隧道岩面的距离为1m），且在喷射的过程中施工人员不仅要注意速凝剂以及混凝土成股状流体喷出的关系，还需要注意风压以及速凝剂掺量的控制。如果风压过小，无法使混凝土与岩面黏结紧实；如果风压过大，则会使所喷射到岩面上的混凝土被后续强大的风压吹走或是将上一层所喷射的混凝土吹走。如果速凝剂掺量过大，就会导致所喷射的混凝土瞬间凝结，从而导致后喷的混凝土无法与前一层所喷射的混凝土相互渗透与镶嵌。

3.3 特殊情况下的混凝土喷射工艺

通常，高速公路隧道施工分为两种，一种是没有钢拱架支护只有钢筋网的隧道面，另一种是设有钢拱架的隧道。针对没有钢拱架设置的隧道进行湿喷混凝土时，为有效保证喷射质量与效果，可以采用喷嘴垂直于岩面的方式进行喷射，这样能够使混凝土得到均匀的喷射。针对设有钢拱架的隧道湿喷混凝土时，施工人员应从钢拱架与岩面之间的缝隙或者是岩面之间的裂隙进行喷射，且在实际喷射的过程中应将喷嘴从钢拱架的拱脚向拱顶移动。在进行钢拱架两侧喷射时，施工人员需要进行一次或两次的补喷，且需要用混凝土将钢拱架包裹严实。