严寒冻融地区隧道混凝土湿喷施工技术

中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）01-0064-01

摘要：喷射混凝土是新奥法的核心技术之一，湿喷工艺替代传统的干喷工艺是喷射混凝土技术发展的必然。混凝土干喷工艺的缺陷是劳动强度大、工效低、回弹量大、粉尘多、混凝土质量难以控制，湿喷工艺可以克服以上缺点，提高混凝土质量，改善作业环境，有利于操作人的身体健康。本文总结了严寒冻融地区隧道混凝土湿喷施工技术，效果良好。

关键词：隧道混凝土 湿喷技术

前言

目前，国内湿喷工艺的推广进展并不顺利，其原因主要有：设备一次性投入大；作业人员熟练程度参差不齐；主要原材料质量不稳定；湿喷成本比干喷偏高；项目管理人员对湿喷认识不到位等。

兰新铁路第二双线甘青段隧道工程地质条件复杂，气候环境恶劣，集高原、严寒、冻融等特殊气候条件于一体，沿线合格混凝土原材料匮乏，隧道初支混凝土质量控制难度较大。

1湿喷混凝土原材料质量控制

水泥使用前必须做强度检测试验且应保证水泥质量的稳定。试验人员应对水泥试验数据定期进行数理统计分析，特别应高度关注水泥凝结时间及其与减水剂、速凝剂的适应性，并定期与水泥生产厂家进行沟通，确保水泥质量的稳定性。施工中宜采用强度等级不低于42.5及以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。对于侵蚀性环境，应根据设计要求选用适合的水泥品种，并经试验合格后使用。

矿物掺合料进场前后必须妥善存放，防止受潮，对细度（硅粉、矿渣粉检测比表面积）、烧失量、含水量做到车车必检，取样应采用3m 取样器取样。

2湿喷混凝土配合比设计

湿喷混凝土配合比设计必须同时满足拌合物工作性能要求和混凝土强度（早期强度和28天强度）与耐久性要求，此外兼顾经济型要求。

混凝土拌合物必须满足工作性要求，坍落度控制在15～20cm为宜，不得离析与泌水。混凝土配合比水胶比不大于0.45，砂率45-60%，胶凝材料大于400kg/m3。砂细度模数控制在2.5-3.1之间，粗骨料应采用16mm以下的碎石，合成级配应符合下表1要求：

充分考虑室内拌合与拌合站拌合功率的差别，配合比设计试验必须经过拌合站试拌验证。

施工过程中，原材料品质在合格基础上发生波动时，可对外加剂用量、砂率进行适当调整。喷射混凝土的早期强度必须符合规范要求，24h强度应达到10MPa。

3湿喷混凝土的生产

添加合成纤维的喷射混凝土应按照配合比数量逐盘称量，不得随意添加，添加方式应保证在添加过程中不致散失，并延长搅拌时间30s。搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，若仍有成束纤维，则至少再延长搅拌时间至4～5min方可使用。

速凝剂用流量泵等具有自动计量功能的设备自动加入，确保计量准确。

可选用小型混凝土运输罐车（6m3以下），罐体采取保温或隔热措施，如冬季采用棉套，夏季采用遮阳套等，防止局部混凝土温度升高或受冻。

4混凝土湿喷

湿喷混凝土施工必须严格执行铁建设[2010]241号《高速铁路隧道工程施工技术指南》、TB10108-2002《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》等标准。

5现场准备

5.1 机具准备

①空压机：空压机宜采用多动，且出机风压不小宜小于0.8MPa。

②湿喷机：生产能力一般应在5～10m3/h且型号统一，喷浆压力可调，喷嘴料流连续，无脉冲和滴浆，经现场调试后运转良好。

③分料机：根据湿喷机配备情况，现场配备一台“一供三”型振动布料机。

5.2 现场准备

①现场清理：除喷射混凝土作业台架、必要的照明及应急设备外，其余设备均清理至作业区段以外。

②基面准备：喷射前应对受喷岩面进行处理。一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑；当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面；若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网（网格宜不大于10×10mm、线径宜不小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土；若基面有股水时应采用盲管将股水引出。

③速凝剂准备：速凝剂应采用耐腐蚀性材料的密闭容器盛装至湿喷机附近，湿喷机必须具有自动计量装置并调试良好。

5.3喷射作业

5.3.1 喷射操作程序应为：缓慢打开主风阀启动速凝剂计量泵启动主电机、振动器向料斗加混凝土。

5.3.2 喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。

①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。

②分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。

③分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移、不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。

5.3.3 喷射速度要适当，以利于混凝土的密实性。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并根据喷嘴出料情况调整风压。

6湿喷混凝土质量检验

喷射混凝土的强度必须符合设计要求。用于检查喷射混凝土强度的试件，应采用大板切割法制取，大板必须在施工现场喷射成型；当不具备切割条件时也可采用边长150mm的立方体无底试模，在其内喷射混凝土制作试件，试件成型的喷射方向应与边墙相同，喷射混凝土标准养护试件的试验龄期为28d。

检验数量：施工单位每一作业循环检验一次，每个循环至少在拱部和边墙各留置一组检验试件；监理单位按施工单位检查次数的20%见证取样检测或按施工单位检查次数的10%平行检验。

检验方法：施工单位进行混凝土强度试验。监理单位检查混凝土强度试验报告并进行见证取样检测或平行检验。

参考文献：

[1]高寒地区隧道施工混凝土抗冻融技术研究[J].铁道学报，2008.06，vol4（3）：53–57.

[2]高原多年冻土隧道施工技术及方案研究[J].铁道学报，2006.06，vol28（2）：67-73.