自防水湿喷砼新工艺的施工介绍

【摘要】 笔者以天堂隧道湿喷混凝土施工为例，通过在湿喷砼中掺加聚丙烯纤维，再配合安装Ω形排水管的新工艺，来实现隧道初支防排水的功能。根据现场试验结果，详细介绍了自防水湿喷砼综合防排水的施工工艺。

【关键词】 自防水；湿喷；新工艺；介绍

浙江滩坑库区工程是2005-2008年国家和浙江省重点工程项目，天堂隧道是浙江滩坑库区庆景青公路景宁段第二合同段的重点控制性工程。天堂隧道具体桩号为K35+745～K37+090，设计全长1345m，其中明洞衬砌10m，Ⅳ级围岩53m，Ⅲ级围岩227m, Ⅱ级围岩1055m，实际交工时，变更后合计全长天堂隧道的围岩节理裂隙发育严重，围岩的分布复杂多变，在隧道进洞口整体性和稳定性尚算可以，但在开挖到K35+780以后围岩开始破碎有泥夹层，在K35+830后隧道变为强风化凝灰岩，有大面积涌水，左侧发生坍塌现象，并有黑色粘稠状不明物质溢出；在K35+874～K35+928.4段围岩为风化岩石，大面积涌水丰富，流水量平均有15m3/h；K35+944～K35+949、K35+954～962、K36+000～K36+009分别三段为裂隙破碎带，带中夹有块状碎石，并有大面积渗水。

针对天堂隧道围岩裂隙发育、涌渗水现象严重的现状，工程建设指挥部要求天堂隧道尝试采用新工艺使初期支护喷射混凝土达到自防水的能力，为隧道营运后避免渗漏水创造条件，这就加大了施工难度，影响了工程进度。要求隧道初支达到自防水的能力，这在当时还是一个新提法，也是一个大胆的尝试。根据当时我公司多年来的施工经验和规范要求，我查阅资料并多次组织技术人员讨论，采取掺加聚丙烯的湿喷混凝土，再安装新材料Ω形排水管的施工工艺，成功做到了隧道初支防排水的效果。现将自防水湿喷砼的施工工艺详细介绍如下，仅广大隧道同行参考使用，以便提出宝贵意见和建议，使该工艺得以完善推广。

一、材料准备情况

1、水泥为浙江常山产“光宇”牌P.O32.5水泥，水泥新鲜，无结块；

2、细骨料采用坚固干净的中粗砂，其细度模数大于2.5，一般都在2.8以上，含水率基本在4～7％；

3、粗骨料采用连续级配的坚固干净碎石，规格为4.75～16；

4、水泥速凝剂采用安徽巢湖产8880型速凝剂，经试验速凝剂初凝时间在4分钟左右，小于5分钟；终凝时间约8分钟，小于10分钟，满足规范要求。

5、聚丙烯采用盐城市创成科技有限公司生产的改性聚丙烯纤维。

6、拌和用水采用当地水源。

7、陕西产Ω形排水管（属于新材料，半圆形，不锈钢丝包裹防水无纺布，整个Ω形排水管的一定的伸缩弹性，长度方向现场伸缩适应性强。）

二、设备情况

1、PZ-5B干湿两用喷射机1台，工作能力为5.5～6m3/小时;

2、20m3空压机2台；

3、500L搅拌楼1套；

4、翻斗式汽车两台、6m3混凝土罐车两台；

以上设备性能良好

三、配合比

C20喷射砼配合比采用丽水市通达试验检测中心专门为天堂隧道所做的配合比试验，设计坍落度为120--160mm，编号为砼（2005）1030-02。

经分析，该配合比符合喷射砼配合比试验的规范要求，水泥用量达440kg，能满足混凝土和易性、耐久性和强度等指标。

四、拌合机拌料

1、每次在喷射混凝土之前及时测出砂、碎石的含水量，以及时调整喷射混凝土的施工配合比；材料现场采用大棚遮盖，尽量缩小砼用料的含水率变化。

2、聚丙烯纤维称出每盘用量并分袋装好，以便均匀、准确；

3、严格按照配合比配料，确保其在允许误差内：水泥、速凝剂为1%，砂石料为2%。

4、每盘料搅拌时间不小于3分钟，每班检查混凝土均匀性，并根据现场砼情况随时调整搅拌时间确保搅拌均匀。

五、自防水湿喷砼作业要求

1、喷射前发现松动岩块或遮挡混凝土的物体时都及时清除；

2、在喷射混凝土前，用水或高压风，将岩面的粉尘和杂物冲洗干净；

3、喷射作业应分段、分片，由下而上，依次进行，每段长一般在5米以内；

4、一次喷射厚度根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不小于5cm；

5、喷射作业以适当厚度分层进行，后层喷射在前一层混凝土达到终凝后进行。终凝后间隔一小时以上，且混凝土表面已蒙上粉尘时，受喷面需用高压风或高压水冲洗干净。岩面有较大凹槽时，结合初喷给予找平；

6、喷射混凝土终凝两小时后进行喷水养护。一般养护时间不少于7天。

7、采用钢筋网喷射混凝土时，可先在岩面喷射一层混凝土后再铺设钢筋网并在锚杆安设后进行。

8、有水地段自防水湿喷砼采取了以下措施：

当裂隙水发育较集中时，安装Ω形排水管顺岩面引排下来，Ω形排水管下口接到纵向排水管，Ω形排水管安装中要求做到与岩面密贴，岩面平整处一般每50cm长用两枚悬挂锚钉与岩面固定，凸凹处根据需要进行加密。

若第一层湿喷砼没有完全达到防排水效果，喷层表面又有滴水或渗水现象时采用钻孔集中排水方式，再铺设安装第二道Ω形排水管（在富水段面向多个方向钻3--4m长孔，集中排水引入Ω形排水管），喷射第二层自防水喷射砼，这样分层分批安装排水管直到喷射达到设计厚度，最大限度地减少喷射砼表面渗漏水现象。

对于围岩表面涌渗水较严重的地段，加密安装Ω形排水管，部分段落甚至用到平均0.5米一道Ω形排水管来加密引排水。

9、洞外由砼搅拌机拌好，通过混凝土输送车向洞内送料，空压机供风。

六、施工工艺流程

多年初期支护施工一直是采用干喷或工艺，干喷或工艺方便，可操作性强，材料预先干拌或是潮拌，砼用水由喷根据经验和试验段结果灵活掌握喷水速度。多年的施工，发现喷射砼强度差异不大，只是施工现场粉尘较多，对操作人员身体健康危害大。湿喷法比干喷施工速度要慢，施工难度相对较大，且对喷射机要求高，机具磨损及维修很多。湿喷砼易出现堵管卡管现象，预先拌和好的砼坍落度损失会随着时间、距离变大，给喷射带来很多不确定性因素。湿喷砼水灰比一旦较大时会出现波纹,若水灰比小时喷层和岩面会出现分离现象，若地下水发育地带会有严重渗水，一旦初支不能有效引排水，以后处理就更难了。但湿喷相对干喷能减少粉尘，保护环境，也符合以人为本的宗旨；湿喷方法还具有粘结性能好、一次喷射厚度可达10cm，且回弹率小的优点，能够保证初期支护和施工支护的质量，充分发挥围岩的自承能力。因而湿喷法在近年得到了应用。

经过一段时间的初期支护施工，我项目部作业队对湿喷工艺有所调整，分析作出三种情况比较如下：

1、在搅拌机内加入30%水和速凝剂（粉状），然后在湿喷机内再加入70%水。具体是用搅拌机将骨料、水泥、聚丙烯、粉状速凝剂和30%水拌和好，翻斗式汽车运至喷射现场，在喷射现场按配合比要求掺加剩余的70%水，迅速进行人工拌和，投入喷射机料斗，在短时间内用压缩空气喷出。

优点：搅拌机加少量的水不会使速凝剂立即生效，同时速凝剂搅拌较均匀，现场加水拌和，坍落度损失小，易于喷射。

缺点：人工现场拌和，工程量大且不能保证拌和均匀，影响初支砼质量。

2、在湿喷机加速凝剂（粉状）。具体是用搅拌机将骨料、水泥、聚丙烯和水拌和好，在混凝土运至湿喷机旁边时，把混凝土摊开，用一个小勺按照配合比要求加入速凝剂，用铁锹人工迅速搅拌均匀，然后投入喷射机料斗进行喷射，要求人工搅拌要快，随拌随喷，始终拌料与喷射时间不大于3分钟。

优缺点：速凝剂效果好，无外在能量消耗，但预先拌和的砼有坍落度损失，时间要求快；人工现场拌和，工程量大且不能保证拌和均匀，影响初支砼质量。

3、在喷射口加设速凝剂（液体）：具体是用搅拌机将骨料、水泥、聚丙烯和水拌和好，在混凝土运至湿喷机旁边时，先把液体速凝剂放在湿喷机的速凝剂专用容器内，按照喷射混凝土流量来调整喷射口速凝剂的用量，以满足配比要求。

优点：预拌好的砼控制好坍落度，现场喷射口掺加速凝剂，能够保证砼质量。

缺点：速凝剂用量不好掌握，会有不均匀现象，砼坍落度控制不好，喷层表面会出现凹凸不平。

进行综合比较，我隧道作业队采用了第三种施工工艺，确保了隧道初支质量。

七、湿喷机在使用过程应遵守下列规定

1. 施工前加强技术交底和技术培训，务必使工人熟悉流程、熟练操作。

2. 平时加强保养检修，使之经常处于不漏气不堵管良好状态；

3. 工作开始时，先送风，后开机，再送料。发生堵管时先关机，后关风然后再处理。工作结束时，把机内余料喷完，再关风；

4. 工作风压始终控制在0.1～0.15MPa；

5. 严格控制上料，不使过大的骨料或杂物进入喷射机，以防堵管或损坏机器；

6. 输料管平顺不得有死弯，确保输料均匀；

7. 安排至少两名专业维修人员现场随时待命，保证及时维修。

八、喷射后的质量检查

1、湿喷完成3天后跟踪检查，混凝土表面潮湿无明显的水迹，未发现表面有大的涌渗水现象。但喷射面局部有麻点或波纹，原因是湿喷机的工作风压偶尔较大造成麻点，水灰比偶尔过大造成波纹，但不影响喷射砼质量。

2、通过凿孔调查，发现一次喷射厚度达到6～8cm时防水效果较好，若喷射厚度过小，就形成漫渗，若漫渗范围较大时可采用补喷混凝土处理。

3、安设Ω形排水管的所有出水口都有水排出，安装了Ω形排水管范围内的混凝土表面基本无渗漏水现象，说明Ω形排水管的选材和安装方法是正确有效的。

4、对自防水湿喷砼试件标准养护28天，经试验，其抗压强度均大于24MPa，抽检其抗渗等级大于S8。

5、事先通过埋设测量厚度的标志，确保了喷射砼厚度。

6、通过钻芯取样，发现喷砼支护与围岩紧密粘结，结合牢固，且抽检的初支厚度均满足规范要求。

九、体会

天堂隧道采用自防水湿喷砼，再配合安装Ω形排水管的新工艺来进行初支引排水，在断层破碎带、节理发育带以及塌方段等，观察基本无渗漏水，证明上述综合防排水技术措施效果良好，完全达到了指挥部提出的初支自防水要求，得到了建设单位及监理单位的一致好评。总结施工经验，我主要有以下几点体会：

9.1 选用新型优质Ω形排水管是保证防排水质量的重要条件之一。市场上Ω形排水管质量参差不齐，价格从6元/米到20元/米不等，应选择质量可靠效果较好的Ω形排水管。

9.2隧道初支防排水应坚持防排结合、综合治理的原则，先用Ω形排水管引排水，再用具有一定抗渗能力的湿喷砼进行防水施工，只有做到防水可靠、排水畅通，才能真正保证防水质量。

9.3Ω形排水管的安装重在认真、细心，施工班组要实行定人、定岗，责任到人，专业队伍专业化施工，从而提高施工速度和施工质量。实际施工中项目部要加强技术交底，加强日常检查指导。

9.4湿喷砼施工工艺是个综合复杂的过程，既有原材料的质量要求，更有喷射手的技术水平影响，对坍落度、喷射口缓凝剂用量、风压、喷射角度都有较高的控制要求，某一个方面都会影响到整个湿喷砼的质量，必须加强整个过程控制才能保证防排水工程质量。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。