隧道喷射混凝土施工质量控制研究探讨

摘 要：随着国家交通基础建设投资力度的加大和人们对环境保护的日益重视，隧道工程建设呈现较大增长趋势。

本文从隧道喷射混凝土的概述入手，介绍了喷射混凝土支护的作用、施工中的质量控制及加强养护的措施，以供同行参考。

关键词：隧道；喷射混凝土；施工质量；控制

Abstract: With the national transport infrastructure investment to increase and people's increasing emphasis on environmental protection, tunneling construction in the larger growth trend.An overview of the concrete from the tunnel injection start shotcrete support, construction quality control and strengthen conservation measures for the peer reference.

Keywords: tunnel; shotcrete; the quality of construction; control

中图分类号：TV523文献标识码： A 文章编号：1 隧道喷射混凝土概述 喷射混凝土施工方法与传统混凝土施工方法存在较大不同，它主要借助高速喷射机械把混凝土喷射到围岩上，且喷射混凝土会在较短时间内凝结硬化，以便达到支护围岩的目的，它不需要架模和振捣等工序。目前我国主要有湿喷和干喷两种喷射方式。喷射混凝土支护是整个新奥法施工的重要工序，同时它也是复合式衬砌的第一道防水屏障，其施工质量好坏对整个隧道施工安全和质量都具有重要的意义。 新奥法施工在技术上具有施工灵活性很大、支护工作量减少、操作较简单、防水性能较好、强度高、密实度好、支护质量较好、支护速度较快等优点，在隧道开挖后，喷射混凝土作为围岩的主要支护构件，在保证围岩稳定性方面发挥了极大的作用，从而为隧道正常施工创造安全的作用环境。虽然近年来喷射混凝土支护方式在我国的隧道施工中得到一定程度的应用，但在隧道喷射混凝土施工过程中，喷射配合比不合适、喷射厚度不均匀、喷射回弹量大、喷射量不足等现象大量存在，从而会造成资源浪费，降低喷射混凝土的功效。与部分发达国家相比，该项技术在我国还有很大的发展空间。因此，本文的研究对提升我国隧道喷射混凝土施工质量具有一定的促进作用。 2 喷射混凝土支护的作用 喷射混凝土是一种可以与围岩大面积且牢固接触的支护方式，它可以传递切向应力与径向应力。它与岩层的附着力能把作用到喷射混凝土上的外力转移到围岩上，并在隧道壁面形成承载环，发挥支撑作用，从而达到防止围岩局部发生掉落的目的。喷射混凝土的支护作用主要体现在以下几点：支撑围岩作用，喷层可与围岩紧密粘结在一起，同时会给围岩表面以剪力与抗力，使围岩处于有利的三向受力状态，从而可以防止围岩强度降低；覆盖围岩表面，喷层直接喷射到围岩表面，可以有效阻止节理裂隙内充填物的流失，并形成一层防风化、防水的防护层；填平补强围岩，喷射混凝土可填充围岩表面凹穴，并可充填围岩张开的裂缝，从而提高岩块间的镶嵌、咬合作用，提高被裂隙分割岩块层面的摩阻力与黏结力，使岩块间联系更加紧密，防止围岩松动，从而可以有效缓解围岩的应力集中现象。此外，喷射混凝土支护还具有分配外力、卸载等作用。

3喷射混凝土施工中的质量控制

3.1 原材料的控制 （1）拌和用水。施工中多以饮用水作为拌和用水，而PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过水量1％的水，含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的其它水均不得使用。

（2）水泥。为保证喷射混凝土的凝固时间，并与速凝剂有较好的相溶性，所使用水泥应具有强度高、抗渗性和耐久性好的要求，应优先选用42.5号以上的普通硅酸盐水泥，其次是矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥；在地质条件复杂的隧道中应采用早强水泥；使用前应做强度检测实验，对于水泥的存放严禁受潮和结块，也不得把不同规格、厂家的水泥混合使用。 （3）骨料。混凝土的强度除了取决于骨料的强度外，还取决于水泥浆与骨料的粘结强度，同时骨料表面越粗糙，界面粘结强度越高，因此用碎石比卵石好。实验表明在一定范围内骨料的粒径越小，分布越均匀，混凝士的强度越高。骨料最大粒径的减小，不仅增加了骨料与水泥浆的粘结面积，而且容易拌和均匀，骨料周围有害气体减少，水膜减薄，从而提高了混凝土的强度。

（4）外加剂。为了降低用水量，降低回弹率和粉尘率，使喷射混凝士早凝早强，必须使用外加剂，主要是速凝剂，其性能必须满足设计质量要求，并对人体危害性很小。掺加速凝剂之前，首先应做与水的相溶性实验及水泥净浆速凝效果实验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min，其次需注意速凝剂保持干燥勿受潮变质。在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝士速凝，以减少回弹量，促进早强，因此，喷射混凝土速凝剂的掺入应均匀，一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2％～4％，实际使用时拱部可用2％～4％，边墙可用2％，过多的掺量对喷射混凝土反而不利，这是因为速凝剂虽然加速了喷射混凝土的凝结速度但也阻止了水在水泥中的均匀扩散，使部分水包裹在已凝结的水泥中，硬化后形成气孔，另一部分水泥因得不到充足的水分进行水化反应而干缩，从而产生裂纹。（5）活性掺和料。水泥水化是一个逐步发展的过程，在28d的龄期中，水泥的实际利用率仅占60％～70％，而剩余未水化的CaO后期遇水后生成Ca(OH)2，产生体积膨胀，给后期强度带来不利影响。利用活性掺和料代替部分未水化的水泥，不仅可以降低成本，还可以利用活性材料中的活性成分与水泥水化产物Ca(OH)2进行二次反应，生成含水硅酸钙与含水铝酸钙，新生成的水化产物既提高了喷射混凝士的强度和密实性，又提高其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能，这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉，掺量约为水泥重量的10％～20％。3.2 喷射混凝土的厚度控制措施 （1）喷射混凝土的厚度应达到设计厚度和规范允许的误差范围。从施工现场的情况看，个别隧道存在喷射混凝土普遍偏薄的现象，这是有一定风险的。我们知道初期支护是和围岩共同作用控制围岩变形的释放，是保证下道工序施工安全和隧道结构稳定的主要的受力者，当喷射混凝土出现裂缝时，原则上应及时进行补喷和针对具体的开裂原因采取其它补强措施，以控制围岩变形在适度范畴，而不是任其释放。当然，有人说“初期支护喷层厚度不够，可以利用二次衬砌混凝土进行补充”，这种说法从隧道总体结构尺寸而言，是可行的；但从新奥法施工原理和结构受力机理而言，却是一大误区。

（2）在有钢拱架作为初期支护的情况下，往往出现钢拱架处喷层厚，两钢拱架间喷层薄，形成纵向波浪型。这种情况将会产生如下后果：①在围岩变形较大或局部存在松动围岩时，可能由于喷层厚度不够，无法提供足够抗力而导致喷层出现裂缝甚至掉块；②在铺设防水板后浇筑二次衬砌混凝土时，容易将防水板挤破，也可能在初期支护和二次衬砌间形成空洞区。要解决这个问题，重点应放在喷射过程中，要求喷射手在全断面螺旋喷射完成后，及时对钢拱架间进行补喷；或者在挂防水板前对喷射混凝土表面进行检查，严重不够处要克服补喷困难进行补喷，当二次衬砌混凝土浇筑后再通过打孔(或预埋钢管)注浆填充来处理两层间的空洞，不仅费时费工，困难更大，而且还会破坏防水板，造成漏水现象。③局部喷射混凝土过厚的情况，在挂防水板前一定要将突出部分混凝土剔除。因为这种情况有可能顶破防水板，更有可能在初期支护和二次衬砌之间形成点接触，局部应力集中的情况可能导致二次衬砌表面开裂。

4 喷射混凝土的养护

养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节，在正常养护条件下，混凝土强度随龄期延长而增大，其原因是由于胶凝材料的水断水化。而水化速度与环境温度和湿度有关，由于经常放炮和通风不良导致隧道内的温度较高，喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥，加上水化热引起的混凝土内部温度较高，将使其表面水分很快就蒸发掉，进而引起水石“毛细管“中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短且范围有限，与普通混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程，水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生，水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行，还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩，此时的喷射混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力将使混凝土开裂，破坏了混凝土结构，影响混凝土强度的继续增长，而且停止水化使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充，还将影响混凝土的抗渗性。

结束语

综上所述，喷射混凝土施工质量对整个隧道施工安全和质量都具有重要的意义。为了促进我国隧道建设的顺利进行，推动我国建筑事业的健康发展。我们必须通过各种措施强化质量意识、加强质量管理、制定操作规程，使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]《公路隧道施工技术规范》JTJ F60-2009人民交通出版社

[2] 张 硕.谈隧道湿喷混凝土施工工艺[J].山西建筑, 2009 [3]杨 超.关于隧道工程喷射混凝土施工的探讨[J].中国高新技术企业，2009