公路隧道湿喷混凝土施工技术参数测试与研究分析

［摘要］湿法喷射混凝土作为一种成熟的施工支护措施，以其独有的优势而被隧道工程所广泛应用。结合工程实际，分析研究湿喷混凝土施工工艺参数，对探索如何优质高效完成隧道喷射混凝土施工具有十分重要的意义和作用。

［关键词］湿喷混凝土；施工技术参数；试验研究

[abstract] the wet shotcrete as a mature construction support measures, with its unique advantages and be tunnel engineering application. Combined with the engineering practice, the research analysis of the wet shotcrete construction technology parameter, explores how to high quality and efficiency of the concrete and the complete tunnel construction has the very vital significance and role.

[key words] the wet shotcrete; Construction technology parameters; Experimental study

中图分类号： TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 引言

湿法喷射混凝土以环保、与干法喷射混凝土费用相差不大等优点而被隧道工程施工所广泛采用，已形成一套完善的施工工艺。施工中，结合现场实际情况，按照《公路隧道施工技术规范》进行工艺试验，分析确定各施工技术参数，对提高施工质量，加快隧道支护施工具有十分重要的作用。为此，我们在新疆克拉玛依至塔城高速公路隧道施工中做了专项试验研究，获得最佳施工参数，为促进整体工程施工质量，加快施工进度提供了有力保障。

2 试验环境

新疆克拉玛依至塔城高速公路铁厂沟段为双向四车道隧道，全长935米。隧道围岩级别以Ⅴ、Ⅳ类为主，设计初期支护为20cm厚，强度等级C25喷射混凝土，采用湿喷法作业。喷射混凝土施工计划为：混凝土用料经洞外拌和站集中拌制后，用砼输送车运至喷射点卸料，再由湿式喷射机施喷。

依据设计和规范要求，经对所有原材料进行检测，确定喷射混凝土的砂石骨料采用工程所在地的当地材料，水泥采用新疆天山水泥厂生产的“屯河”P.O42.5水泥，外加剂为新疆中材精细化工的ZC-Ⅱ液体速凝剂和FDN液体减水剂。

按照施工计划，各种机械设备及措施齐备后，我们将试验点选定在隧道右线YK79+935～YK79+945段进行。

3 试验配合比

喷射混凝土配合比由室内试验确定。新疆克拉玛依至塔城高速公路隧道喷射混凝土施工配合比见表1。其初凝时间为4min，终凝时间为9min。

表1 C25喷射混凝土配合比

水胶比 水 水泥 砂 石子 FDN高效减水剂 ZC-Ⅱ速凝剂

0.40 175 438 866 866 4.38 13.14

配合比质量比 0.4 1 1.977 1.977 0.01 0.03

4 现场试验

在各种测试设备就位的情况下，经对施喷岩面进行松动危石清除，高压风清洗达标检测，埋设喷层厚度检查标志后，开始试验。

4.1 喷射风压测试

适宜的风压是提高喷射混凝土质量的保证，规范规定“应满足喷头处的压力在0.1MPa 左右”。实际工作中其无法直接测试，因此采用调整测试系统风压，通过观察施喷效果的方法来实现这一要求控制。借鉴相关资料，为保证喷头操作人员的人身安全，将喷射距离设定在1.5m，分别按0.28 MPa、0.38 MPa和0.48 MPa的风压进行测试。我们发现风压在0.28 MPa时，混凝土料飞行速度慢，到达喷射面的力量小，喷射不密实，粘结不牢固，容易脱落，造成回弹量较大；风压为0.48 MPa时，混凝土飞行速度大，粗骨料容易反弹，喷射层中的粗骨料较少，回弹量增大；当风压在0.38MPa时，喷射混凝土冲击力和粘结均较好，喷射质量和效果最佳，所以经风压测试试验最终确定喷射风压为0.38MPa。

4.2 喷射距离的确定

喷射距离是影响喷射混凝土施工效益和质量的关键因素。按照上述测定，我们将系统工作风压确定在0.38MPa，分别按1.2m、1.5m和1.8m进行喷射距离测试。测试发现：喷射混凝土的喷头距喷射面距离拉近时，喷射料的扩散面变小，冲击增大，回弹量较大，且回弹粗骨料容易伤人，不便施工；当喷头距喷射面的距离近一步加大时，喷射料的扩散面增大，但冲击力变小，相应的回弹量也有所增加，且喷射面不容易控制。

故确定维持0.38MPa的风压，喷射距离按1.5m控制，进行后续参数测定。

4.3 一次喷射厚度的测试

选择合理的喷射混凝土厚度，有利于提高施工效率。规范建议边墙喷射混凝土厚度为80～150mm，拱部为60～100mm。为了取得较佳施喷厚度，按照长期的施工经验，我们要求在混凝土喷射时，喷头对受喷岩面应作均匀的螺旋转动，采用S形往返移动前进。在此基础上，分别对边墙、拱部采用40mm、80mm、120mm和30mm、60mm、90mm的三个厚度进行测试。测试发现：受喷射混凝土料特性影响，当一次施喷混凝土厚度最大时，受自重作用影响，喷射混凝土容易脱块；而其它两种情况下施喷效果无大的差别，为提高施工效率，故我们分别选定80mm、60mm作为边墙和拱部的实际施喷厚度。

4.4 喷射间隔时间的测试

规范要求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后再进行喷射应先用风、水清洗喷层表面。为此针对层间间隔时间分别按10min、15min和20min进行测试，测试发现：当喷射间隔时间过短，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片塌落；而喷射间隔时间过长，前一层的强度过高，下一层的喷射混凝土不能有效的和前一层混合，只粘附表层，整体性差，影响喷射效果和质量；故间隔时间要适中，施喷的效果和质量才会最好。所以本工程确定最佳喷射间隔时间为15min。

4.5 喷射混凝土坍落度的测试

喷射混凝土的坍落度影响混凝土的流动性和粘聚性。以规范规定的8～12cm为测试范围，通过调整用水量，将喷射混凝土坍落度调整为8cm和12cm进行对比分析，可以看出：坍落度过小时喷射不均匀，回弹量较大，且容易堵塞喷射嘴；坍落度过大时虽喷射较顺利，但喷射混凝土容易开裂，影响强度；只有坍落度在10cm时喷射均匀，喷射质量和效果最佳。

4.6 试验结果

经过本次试验测定，确定新疆克塔高速铁厂沟隧道喷射混凝土的施工技术参数见表2。

表2 喷射混凝土施工参数

部位 坍落度 喷射距离 系统风压 喷射厚度 间隔时间

边墙 10cm 1.5m 0.38MPa 8cm 15min

拱部 10cm 1.5m 0.38MPa 6cm 15min

5 结论

喷射混凝土施工质量直接影响着隧道防护的耐久性和结构受力。本次隧道喷射混凝土试验是在部分参数相对固定的情况下进行的，试验结果具有一定的局限性。但我们可以从中找出各项参数相互关联因素，为全面分析提高喷射混凝土施工质量提供参考，从而通过制定严格的操作规程，采取有效质量管理措施，发挥喷射混凝土在隧道工程中的应有作用。

参考文献：

【1】中华人民共和国建设部，《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，GB 50086-2001；

【2】黄启贵郎娟，《公路隧道潮式喷射混凝土施工工法》，百度文库（网页）；

【3】姚锐，《湿式喷射混凝土施工技术应用》，民营科技，2008年05期；

【4】邹贵文，《喷射混凝土施工中的几个问题》，建井技术，1988年02期。

张聪慧，女，汉族，出生于1978年11月；籍贯，陕西西安周至县；职称，工程师；主要从事水利水电工程质量检测质量控制质量管理及室内试验工作。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。