隧道湿喷混凝土技术探究

摘要：近年来随着我国经济发展的脚步加快，铁路、公路、水利等工程领域基础设施建设也进入了全盛时期，在这些工程中涉及到隧道施工的新技术、新材料、新设备和新工艺也不断涌现。本文就目前国内隧道工程施工过程中正在推广应用的湿喷混凝土，详细介绍了其工艺流程与应用实例，针对控制湿喷混凝土回弹率和原材料成本进行了重点分析，为改善施工过程中的薄弱环节解决实际问题，推进隧道施工设计理论与专业技术的创新和应用提出了一些建设性意见。

关键词：湿喷混凝土；隧道工程；新奥法；初期支护

Abstract: in recent years, along with the economy development steps to speed up, railway, highway, water conservancy and other infrastructure construction engineering field enters into the heyday, in the engineering involved in the tunnel construction of new technology, new material, new equipment and new technology also emerge. This paper on the present domestic tunnel project construction process is the application of the wet shotcrete, detailed introduces the process flow and application examples, to control the wet shotcrete rebound rate and mainly discusses on the cost of raw materials, to improve the construction process of the weak link to solve practical problems and promote tunnel construction design theory and professional technology innovation and puts forward some constructive Suggestions.

Keywords: wet shotcrete; Tunnel project; The new Austrian law; Primary support

中图分类号： U455文献标识码：A文章编号：

我国隧道工程近年来之所以取得了长足进步，设计施工实现了更节约、更快速、更安全，技术工艺跻身世界领先水平，是建立在科学的施工原理和创新的工艺方法的基础上的。二十世纪五十年代，奥地利土建工程学者拉布西维茨教授提出了“新奥法”（简称NATM）。它是结合了岩体力学理论知识，充分利用岩层本身所具有的承载力，采用瞬时爆破和光面爆破等高科技技术，进行全方位、全断面的隧道挖掘施工，针对隧道的洞身则以复合形式的内外两层衬砌来修筑，以湿喷混凝土、钢筋网、锚杆、钢架支撑等为外层初次支护形式，又称柔性支护，这一程序是在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作，也是新奥法的核心技术。运用这一符合力学规律的施工方法实现了蕴藏在山体岩层中的原始应力在隧道开挖成洞时进行再分配，而隧道空间因力学效应得以保持结构安全稳定。随着新奥法等创新型隧道工程建设理论与技术的不断发展和实践，湿喷混凝土技术也必将得到足够的推广和认识。高性能的湿喷混凝土技术以其“高效率、高强度、机械化、绿色经济环保”的优点超越了众多传统工艺，越来越多地成为国内大型岩体隧道工程喷射混凝土施工的最佳选择。这就促使我们隧道施工工作人员进一步加强对喷射混凝土支护原理及作用的认识。下面我们就其技术原理、管理控制和实践环节中的一些问题来进行具体探究。

一、 隧道湿喷混凝土技术介绍

1、 湿喷混凝土的原料与设备

依据隧道工程对湿喷混凝土性能要求，选取适当原材料。一般工程中优先采用425号普通硅酸盐水泥；骨料宜采用中砂或者本地河沙，细度模数约为2.5，砂率控制在45%到55%，颗料级配、碎石粒径分别按照规范，部分如下表配比拟定:

沙粒筛孔尺寸

mm 筛余比率

% 碎石筛孔尺寸

mm 筛余比率

%

5.00 5.7 15 0.4

2.50 12.6 10 9.8

1.25 20.6 5 69.5

若因施工具体地理条件需添加外加剂如减水剂和速凝剂等，应通过试验保证其对围岩和混凝土粘结力无影响，钢材支护结构无腐蚀作用，对环境和人体无害。减水剂（KDNOF-1）主要在混凝土搅拌时加入，降低水灰比，防止水泥水化后过度蒸发产生干裂现象，加入比例一般为1%水泥用量。添加速凝剂（KD-4）是一种加速混凝土凝固，从而增大喷层厚度减少回弹率的有效提升支护强度的施工方法，一般配比为3-5%水泥用量，需就速凝剂品种试验后确定。在隧道湿喷作业中只有依照规范要求，采用最佳配合比，按照砂、碎石、水泥、水、添加剂的正确投料顺序进行合料拌料才能保证混凝土的施工质量。

湿喷混凝土工艺流程中所需要的设备配备有：TK-961型湿喷混凝土机、符合容量规格要求的搅拌机、混凝土运输罐车与配套自卸车，斜槽与空气压缩施工期间要求机械性能良好，密封性高，不漏水，不漏气运行安全。混凝土运输车数目要综合考虑作业面积配置，随运随拌。

2、 湿式喷射技术工艺流程

前期准备。根据岩面潮湿程度和通风情况调整适当的水灰比率，对超标围岩面进行局部喷护处理。埋设湿喷混凝土层厚度检查点，布置排水引流管与软式盲管。

施工作业。调试湿喷混凝土机，注意正确安装料斗震动筛（孔径10mm）；高压水冲洗围岩面，清除浮土杂物；开主风阀，控制风压为0.45-0.70MPa，并启动液体速凝剂计量泵、主电机和振动器，此时开始向料斗加入混凝土拌料。隧道混凝土喷射过程不是一蹴而就的，而应采取分片、分段、分层的自上而下逐级细化方式进行，一般洞外仰坡每5米，洞内隧道挖掘推进0.8米。喷射速度应调节得当，保证混凝土凝固后平整密实。风压要根据喷嘴出料情况动态调整，一般风压达到0.45MPa方可开始操作。但是由于我国各地自然环境和地质水文情况复杂，也存在许多特例，如黄土岩层喷射混凝土时风压不能超过0.2MPa，遇到这种情况，只有当初次喷射完成封面后，在调整风压进行补喷，此时边墙与拱部应保证0.5MPa以上的风压。混凝土层厚度，边墙一般为7cm拱顶为6cm，重点地段需要先喷一层细骨料混凝土基础，厚度约为4cm，再按照规范设计要求的厚度进行混凝土喷射。为减少湿喷混凝土回弹率，获得最大压实度，喷射机喷射角度应尽可能保证直角。

隧道湿式喷射混凝土作业完成时，应按照先停止进料，再停止送风，最后关闭电源的顺序操作。以下是湿式喷射混凝土工艺的流程简图：

二、 湿喷混凝土回弹率的控制要点

影响隧道湿喷混凝土回弹率的主要因素有三：第一是施工过程中操作人员喷射方法不准确，出现喷头与围岩面不垂直，喷射距离估计失误，风压控制不到位等对湿喷工艺不熟练的问题，影响了现场混凝土喷射的质量；第二，混凝土配料不合理，导致混凝土本身坍塌度、粘聚性等性能不符合规范要求，导致初凝耗时过长，喷嘴出现堵管、管内脉冲，或者混凝土表面离析、干裂、掉块等现象；第三是喷射层厚度不合理，超过合理混凝土层厚度时，拱顶部分因重力原因易错裂、坍塌，过薄时混凝土粗集料会产生明显回弹。

注意到了以上影响湿喷混凝土回弹率的几个主要因素，我们就可以针对性的制定一些切实有效的控制措施。如组织湿喷操作手进行经验交流，现场训练，提高对喷射机械的操作技术水平。再如根据模拟实验确定分层喷射混凝土的厚度，优化混凝土原料配比，找出首次喷射厚度、水灰比率与回弹率的线性关系。在隧道施工过程中认真贯彻执行这些改良方法和控制措施，可以有效的降低混凝土回弹率，提高工程质量。

三、 结论

湿喷混凝土施工技术直接关系到隧道工程初期支护质量，而对湿喷工艺原理和现场施工应用的探究，有利于推广隧道工程建设创新技术的应用，是我国铁路隧道施工向着更科学、更安全、更经济方向发展的必然趋势。

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