喷射混凝土(湿喷工艺)在山岭隧道损耗量控制

刘鹏飞

摘要：喷射混凝土超耗会对工程建设带来巨大损失，喷射混凝土超耗量對工程效益起着举足轻重的作用，控制好喷射混凝土超耗量是一项非常艰难的任务，也是隧道工程质量通病治理关键点之一，影响喷射混凝土超耗量的因素有很多，合理控制超耗量是保证工程质量的唯一选择。在万州北山隧道项目，采用CD法和双侧壁导坑法开挖，针对喷射混凝土损耗控制更为重要。建设初期，经过不断优化方案，针对不同原材料进行了上百次室内试验和现场试喷，发现影响喷射混凝土超耗量的几个主要原因，通过对喷射混凝土原材料、配合比、机械设备、人为因素等进行控制，可以有效地降低喷射混凝土超耗量。

关键词：喷射混凝土  山岭隧道  损耗量  控制

中图分类号：U455      文献标识码：A

Control of the Loss of Shotcrete （Wet Shotcreting Technology） in Mountain Tunnels

LIU  Pengfei

（The First Engineering Company of CCCC Fourth Harbor Engineering Co.， Ltd. Guangzhou， Guangdong Province，510310 China）

Abstract： The ;excessive loss of shotcrete will bring huge losses to engineering construction， and the excessive loss of shotcrete plays a decisive role in project benefits. It is a very difficult task to control the excessive loss of shotcrete， and it is also one of the key points for the treatment of common quality problems of tunnel engineering. There are many factors that affect the excessive loss of shotcrete， and reasonable control of the excessive loss is the only option to ensure project quality. In the Beishan Tunnel project in Wanzhou， using the CD method and double-side drift method to dig is more important to control the loss of shotcrete. At the early stage of construction， through continuous optimization of the scheme， hundreds of indoor tests and on-site shotcreting tests were carried out for different raw materials， and several main reasons affecting the excessive loss of shotcrete were found. The excessive loss of shotcrete can be effectively reduced by controlling raw materials， mix ratio， mechanical equipment and human factors of shotcrete.

Key Words： Shotcrete; Mountain tunnel; Loss; Control

喷射混凝土（湿喷工艺）在市政工程山岭隧道施工中最常见的施工方法，各类隧道工程建设中都要对喷射混凝土损耗量采取有效方法进行降低并进行严格控制，以确保工程质量或因损耗量过大对工程经济效益造成巨大损失。在北山隧道施工过程中采用CD法和双侧壁导坑法进行开挖，在开挖方法中由于拱顶形成了倒三角形状，增加了喷射混凝土施工难度及回弹量，从而本工程喷射混凝土损耗控制更为重要。喷射混凝土对于试验检测人员都很熟悉，也是隧道施工中每日必备的常规工作，虽然施工中配合比、原材料均通过检验检测合格后才投入使用。但是，往往在施工中，就是材料的变化，机器设备的磨损，这些细小的环节被忽略。特别是试验检测人员在日常工作中，一般不太重视机械设备的性能，非本专业的关系而未引起足够的注意，因此会造成大量回弹且无法通过调整原材料及配合比找出真正原因，正因为损耗量控制较为困难，于是综合分析并对比试验喷射混凝土损耗量的各个环节，追根溯源[1]。

1技术要求

（1）粗集料应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于12mm。细集料应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，集料级配宜采用连续级配。

（2）应选择速凝效果好，对喷射混凝土强度和收缩影响小的速凝劑，其初凝时间应不大于3min，终凝时间应不大于12min，并应符合国家现行标准《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）的相关规定。

（3）喷射混凝土应分段、分片、分层由下而上顺序进行，拱部喷射混凝土应对称作业。

（4）初喷混凝土厚度宜控制在20～50mm，岩面有较大凹洼时，可结合初喷找平。

（5）根据喷射混凝土设计厚度、喷射部位和钢架、钢筋网设置情况，复喷可采用分次作业或分层作业。拱顶每次复喷厚度不宜大于100mm。边墙每次复喷厚度不宜大于150mm。复喷最小厚度不宜小于50mm。

（6）后一层喷射混凝土应在前一层喷射混凝土终凝后进行，若终凝后初喷混凝土表面已蒙上粉尘时，后一层喷射混凝土作业前，受喷面应吹洗干净。

（7）喷射混凝土作业时喷嘴宜垂直岩面，喷枪头到受喷面的距离宜为0.6～1.5m[2]。

2 影响喷射混凝土损耗重要因素

2.1原材料

万州北山隧道喷射混凝土主要原材料包括：重庆万州西南水泥有限公司科华牌P O42.5R、重庆鼎钻实业有限公司碎石（5～10mm）、重庆市顺志矿业有限公司机制砂（0～4.75mm）、山西黄河新型化工有限公司无碱速凝剂、中交四航局第七工程有限公司材料分公司高性能减水剂（标准型）、自来水。

针对原材料分别进行了不同厂家比对试验，经过比对数据分析，速凝剂与水泥的凝结时间和机制砂的细度模数、石粉含量指标对喷射混凝土回弹量影响较大[3]。

2.1.1速凝剂

针对规范要求，本次比对试验以重庆万州西南水泥股份有限公司科华牌PO42.5R水泥为基础，喷射混凝土无碱速凝剂掺量为6%～9%，以不同厂商的试样进行比较，检测数据如表1所示。

2.1.2机制砂

针对本工程所在地区周边机制砂厂家质量摸底，对不同厂家所生产的机制砂进行了石粉含量和筛′试验，以确定选择满足设计及规范要求的合格机制砂，检测数据如表2、图1所示。

2.2配合比（C25喷射混凝土）

针对本工程所使用的C25喷射混凝土配合比进行试配，试配配合比数据如表3所示。

2.3施工现场试喷验证

针对表4完成的C25喷射混凝土配合比试配结果，对不同石粉含量和细度模数的机制砂进行现场生产试喷，检测混凝土实际回弹量数据，实测回弹量数据如表4所示。

2.4机械设备（速凝剂掺量）

在北山隧道施工对回弹率查因刨析过程中，湿喷机械手中一个并不重要的易损配件引起了注意，那就是湿喷机械手泵送设备密封胶垫，这个不会被引起重视的小东西却有着举足轻重的作用，它在施工过程中经过每分钟几十次不停工作，磨损和损坏程度极高，经过调查取证并咨询生产厂家发现，此配件属于易损件，应定期对其进行更换，正常使用周期为90～180 d，如果高负荷工作更换周期为30～60 d，需要操作人员具有一定责任心，经常对损坏程度进行判断并及时更换，否则带病工作将对速凝剂实际掺量大打折扣，导致喷射混凝土施工过程中掉块、黏结效果差，回弹率高[4]。

经过一段时间的探索和数据积累，针对湿喷机械手泵送设备磨损与速凝剂掺量形成相关数据进行分析，数据分析结果如图2所示。

2.5喷层厚度控制

北山隧道喷射混凝土设计厚度为24cm，喷射混凝土作业指导书按初喷、复喷、二次复喷分别进行施作[5]。

初喷混凝土厚度控制在50mm以内，岩面有较大凹洼时，结合初喷找平。

拱顶复喷厚度控制在100mm以内。每次边墙复喷厚度控制在150mm以内。最小厚度每次复喷不小于50mm。

后一层喷射混凝土应在前一层喷射混凝土终凝后进行，若终凝后初喷射混凝土表面己黏结粉尘时，后一层喷射混凝土作业前，则应将受喷面吹洗干净，然后进行喷射混凝土操作。

未掺入速凝剂的混合料存放时间不大于2h。

喷射混凝土施工时，喷嘴与岩面垂直，喷枪头要控制在0.6～1.5m之间。喷射机根据混凝土坍落度、喷射距离、喷射部位等因素确定工作压力，可先在0.2～0.7MPa之间选择与调节[6-9]。

3 结语

通过表1速凝剂凝结时间试验对比可以看出，多家无碱速凝剂生产企业符合GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》规范要求。但各厂家生产的无碱速凝剂并不一定会与工程所在地水泥相适应，开工前一定要针对所在地水泥品牌进行摸查，并通过速凝剂与水泥适应性试验进行比对，确保符合规范要求后择优推荐。

通过表5细集料试验，碎石机制砂在湿喷混凝土中使用，细度模数宜控制在2.7～3.0之间为最佳状态；石粉含量最好控制在6%～9%为最佳状态。

通过对山岭隧道湿喷混凝土原材料优化并采取有效措施进行控制后，针对山岭隧道湿喷混凝土回弹量有明显提升，在这些情况下，边墙回程弹率可以控制在5%～10%之间，台阶法的拱顶回弹率可以控制在8%～12%之间，CD法和双侧壁导坑法拱顶回弹率可控制在10%～15%之间，总体回弹率可控制在10%以下，对工程建设资源浪费和经济效益起到非常大的帮助。

湿喷操作手需每月进行检查、保养、维护，清理清洗并检查各密封件是否损坏，特别是速凝剂泵密封效果影响非常明显，如有磨损及时更换，杜绝带病作业，怕麻烦、省小钱的心态不可取，无论从工程质量、进度、经济效益等方面都会产生较大的损失。

参考文献

[1]谢富强.降低喷射混凝土回弹率的初步探讨[J].中国高新技术企业，2008（22）：226，230.

[2]交通运输部.公路隧道施工技术规范：JTG/T 3660-2020[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2020.

[3]张毅，许清海.隧道混凝土超耗分析及解决方案[J].建材与装饰，2019（31）：281-282.

[4]任文光，周鹏.隧道初支喷砼超耗原因分析及降耗措施[J].江西建材，2017（13）：171-172.

[5]徐朝峰.长大隧道喷射混凝土超耗分析及控制技术研究[J].居舍，2019（5）：63，164.

[6]康政，房玉中，陈晓成，等.降低隧道开挖施工中喷射混凝土的超耗量[J].山西建筑，2018，44（8）：150-152.

[7]邹文浩，马伟斌，安哲立，等.铁路隧道钢纤维喷射混凝土力学特性试验研究[J].铁道建筑，2022，62（4）：94-97.

[8]郑小魁. 基于离散元法湿喷混凝土回弹率研究[D].淮南：安徽理工大学，2021.

[9]张戈. 喷射混凝土高性能化机制与组成设计方法研究[D].北京：北京交通大学，2021.