張 軍(四川路航建設(shè)工程有限責(zé)任公司成都分公司，四川成都 610000)

隧道工程噴射混凝土回彈量控制的實(shí)踐與研究

張 軍
(四川路航建設(shè)工程有限責(zé)任公司成都分公司，四川成都 610000)

文章通過(guò)對(duì)隧道工程噴射混凝土施工過(guò)程中的回彈量控制與研究，結(jié)合施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)噴射混凝土回填提出合理化建議。

隧道工程；噴射混凝土；回彈量控制；實(shí)踐與研究

據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)已建成公路隧道1800余座，總長(zhǎng)約750Km，鐵路隧道5300余座，總長(zhǎng)約4000Km，是世界隧道工程最多的國(guó)家。目前，隧道工程開(kāi)挖支護(hù)普遍采用噴射混凝土，它具有支護(hù)及時(shí)、強(qiáng)度高、密實(shí)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，特別是在軟弱圍巖地質(zhì)條件下，配合鋼拱架和系統(tǒng)錨桿作為聯(lián)合支護(hù)，優(yōu)點(diǎn)更為明顯。

噴射混凝土在隧道施工中已廣泛使用，但施工中回彈率普遍較大，平均在30%以上，不但原材料浪費(fèi)較大 ，而且過(guò)大的回彈率使施工現(xiàn)場(chǎng)空氣中粉塵含量過(guò)高，嚴(yán)重威脅到施工人員的健康安全，如何通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理來(lái)降低噴射混凝土的回彈率是施工企業(yè)必須面對(duì)的研究課題，為降低回彈率，提高經(jīng)濟(jì)效益，保障職工健康。通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理，可將噴射混凝土回彈量控制在20%以內(nèi)。

一、隧道工程噴射混凝土應(yīng)該優(yōu)選潮噴工藝

噴射混凝土噴射形式大致有4種，第一種是干噴，第二種是濕噴，第三種是潮噴，第四種是混合噴。四種噴射方式的差別是投料次序不一樣，特別是添加水與添加凝劑的時(shí)間不一樣。干噴是把凝劑、水泥、物料依照要求比重充分融合、攪拌之后裝到噴射機(jī)器中，通過(guò)壓縮空氣讓干燥的集料在管道內(nèi)以懸浮的狀況運(yùn)送到噴槍部位，在噴槍的出口處和水充分融合以后，用較快的速率噴射到有關(guān)位置。而潮噴是用一定比例的水和集料融合，讓集料呈現(xiàn)為潮濕形狀，之后加入水泥攪拌，進(jìn)而讓上料、攪拌與噴射過(guò)程中的粉塵數(shù)量減少。濕噴是把水、水泥、骨料依照要求比重充分?jǐn)嚢?，采用濕型噴射機(jī)運(yùn)送到噴頭的地方，之后在該位置增添速凝劑后噴射?；旌蠂娚溥€叫做水泥裹沙造殼噴射法，是把一些砂和水有效融合，再添加水泥攪合，然后再次增添水和減水劑攪拌為SEC砂漿，把一些石與砂充分?jǐn)嚭?，依托砂漿泵與干型噴射機(jī)械運(yùn)送到軟管混合后噴射。

上文所述4種噴射方法中，混凝土回彈數(shù)量較少的方法是濕噴，但對(duì)其噴射機(jī)械要求較高、設(shè)備昂貴、堵管頻繁、機(jī)械清理和故障處理較麻煩。經(jīng)操作工多年經(jīng)驗(yàn)，采用潮噴法較為普遍，施工中廣泛應(yīng)用，且能較好控制回彈量。

二、控制噴射混凝土回彈量的管理措施

（一）提高思想意識(shí)

進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)職業(yè)健康衛(wèi)生，以改善施工場(chǎng)所環(huán)境、保護(hù)工人身體健康和增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)為目的；系統(tǒng)的分析，積極地引導(dǎo)，使工人從思想上意識(shí)到其他工序（比如開(kāi)挖時(shí)超挖過(guò)大）對(duì)噴砼帶來(lái)的影響，以及循環(huán)施工的整體經(jīng)濟(jì)性，由此從根本上進(jìn)行原材料的控制，以降低成本費(fèi)用，增加效益。

（二）明確目標(biāo)，采用激勵(lì)機(jī)制

開(kāi)展勞動(dòng)競(jìng)賽，讓工人有明確的目標(biāo)，并設(shè)定目標(biāo)達(dá)成后的獎(jiǎng)勵(lì)措施，目標(biāo)的設(shè)定應(yīng)該要具備“可達(dá)成性”。項(xiàng)目部的質(zhì)檢人員要從嚴(yán)把關(guān)，要一切以質(zhì)量、進(jìn)度為中心。對(duì)質(zhì)量好、進(jìn)度快的施工班組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)質(zhì)量差的進(jìn)度緩慢的施工班組隊(duì)要進(jìn)行處罰。

（三）加強(qiáng)培訓(xùn)，下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)

由項(xiàng)目部建立學(xué)習(xí)交流機(jī)制，對(duì)施工的具體的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)考核，對(duì)施工隊(duì)要不斷的提供技術(shù)指導(dǎo)與幫助，加強(qiáng)交流并及時(shí)反饋改進(jìn)情況。具體需要改進(jìn)的方面有：原材料的控制、工藝參數(shù)的選擇、施工操作的規(guī)范化及熟練程度。由工程部及試驗(yàn)室，對(duì)各項(xiàng)控制數(shù)據(jù)、施工工藝、具體施工對(duì)策等進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)，下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

三、控制噴射混凝土回彈量的材料措施

1、砂

以河砂為添加劑攪拌的混凝土有較強(qiáng)的粘合性，有助于減少回彈數(shù)量。應(yīng)當(dāng)管控砂的顆粒級(jí)配，盡可能運(yùn)用中粗砂。砂的水泥比重管控在3.0個(gè)百分點(diǎn)以下；泥塊的比例管控在0.5個(gè)百分點(diǎn)以下。

2、米石

因?yàn)樵跈C(jī)制卵碎石的準(zhǔn)備過(guò)程中米石多次在水中清洗，和卵碎石比較而言，機(jī)制石塊和砂漿的粘合度更高，硬度也更大。另外，因?yàn)槁阉槭男螤钶^為圓潤(rùn)、光滑，制成的混凝土噴射料的和易性比較突出，其回彈也比較有限。

因?yàn)?5mm以上的石塊進(jìn)到濕噴機(jī)中較易堵住噴漿管，并且15mm以上的石塊噴出之后容易和砂漿分開(kāi)，較難噴射到指定位置，導(dǎo)致具有較大的回彈性，因此，運(yùn)用之前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行篩選，將比15mm大的石塊剔除。

3、減水劑

噴射混凝土的過(guò)程中因?yàn)樾枰玫酱罅康乃?，所以?duì)水的需求量也較大，此對(duì)提升混凝土的硬度與減小回彈數(shù)量均造成了阻礙。增添減水劑能夠降低水的使用數(shù)量，提升混凝土攪拌料的流動(dòng)水平，提升混凝土攪拌料的粘合性，進(jìn)而減小回彈水平。因?yàn)闇p水劑的添加比重較小，配料時(shí)較難管控增添數(shù)量。在建設(shè)過(guò)程中，能夠依照一定比重將減水劑融合到噴射料攪拌所需用到的水中，如此一方面能夠管控減水劑的添加比例，另一方面能夠提升作業(yè)機(jī)械化水平。

4、合成纖維

添加合成纖維，能夠讓噴射混凝土的開(kāi)裂程度降低，進(jìn)而提升硬度；另外，因?yàn)槔w維的連接功能，噴射出的混凝土攪拌料有較強(qiáng)的粘合性，大幅減少回彈程度。

5、水泥

噴射混凝土所使用的水泥硬度級(jí)別應(yīng)當(dāng)在32.5MPa以上。由于一般的硅酸鹽水泥體現(xiàn)出和速凝劑可以快速融合、早期強(qiáng)度大、硬化速度快、可以迅速凝結(jié)、后期強(qiáng)度高等特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)作為首選。

6、速凝劑

速凝劑是適合噴射品混凝土作業(yè)施工使用的添加劑，加入此種成分能夠提升混凝土的早強(qiáng)。速凝劑的添加比例應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)，此和速凝劑、添加數(shù)量、噴射地點(diǎn)、作業(yè)機(jī)器、砂石料質(zhì)地、噴射技術(shù)、水泥等均有很大關(guān)聯(lián)。速凝劑的添加數(shù)量太少，不僅無(wú)法發(fā)揮早強(qiáng)功能，并且具有較大的回彈量；添加數(shù)量過(guò)多，不僅會(huì)大大減弱混凝土后期的硬度，還會(huì)讓回彈水平提升。

四、控制噴射混凝土回彈量的施工措施

（一）水泥與速凝劑的適用

速凝劑與水泥適應(yīng)性問(wèn)題具有普遍性，既同種速凝劑與不同水泥或不同速凝劑與同種水泥之間，速凝劑的促凝效果差異較大。對(duì)于此問(wèn)題可采取下述舉措：1）含有較大比例石膏的水泥需要增添的速凝劑數(shù)量較多；混合材料對(duì)液態(tài)速凝劑和水泥的順應(yīng)性的影響較為明顯，其本質(zhì)是降低了水泥中參加早期水化礦物的比例，提升速凝劑添加數(shù)量才可以取得較為理想的凝結(jié)成效。2）在噴射混凝土作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡量選用添加材料較少、C3A所占比例較大的水泥。3）提升速凝劑添加數(shù)量、減小水灰配比等舉措可以改變水泥和速凝劑的順應(yīng)性，提升噴射混凝土的作業(yè)品質(zhì)。

（二）噴射機(jī)和噴嘴的操控

噴射機(jī)的操控能夠?qū)炷恋膹?qiáng)度、物料流動(dòng)性的勻稱性、回彈產(chǎn)生一定程度的影響。應(yīng)準(zhǔn)確地管控噴射機(jī)的壓力與確保噴嘴物料流動(dòng)的勻稱性。噴射機(jī)所在地點(diǎn)的風(fēng)壓應(yīng)當(dāng)依據(jù)科學(xué)的噴射速率而加以調(diào)整，如果風(fēng)壓太大，也就是噴射速率太大，動(dòng)能太大，讓回彈水平提升，如果風(fēng)壓過(guò)小，壓實(shí)力有限，較易讓混凝土的硬度無(wú)法達(dá)標(biāo)，噴射機(jī)的物料流動(dòng)應(yīng)當(dāng)勻稱，來(lái)確保速凝劑和混凝土有效、充分融合。

噴嘴的操控：1）噴嘴和噴射巖面兩者的角度：在噴射表面平順的巖面時(shí)，噴嘴和巖面呈90度角，在噴射內(nèi)部角落的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)在2個(gè)噴射地點(diǎn)夾角的地方，噴嘴順著角平分線加以噴射，伴隨角落被填充為曲面以后，向2側(cè)壁面逐步延展，之后，依照和壁面垂直的角度加以噴射，對(duì)外部角落，可以把噴嘴以90度角首先對(duì)著一個(gè)巖面加以噴射，之后再噴射角落的另外一端。2）噴嘴和巖面兩者間的距離：噴嘴和受噴面兩者之間的最好距離通常在0.8到1米。3）噴嘴位移：噴嘴指著一個(gè)位置的時(shí)間不應(yīng)當(dāng)過(guò)長(zhǎng)，這是由于一直指著一個(gè)地點(diǎn)會(huì)讓回彈量增加且無(wú)法得到勻稱的噴射表面，最佳的噴射方法是跨過(guò)混凝土面把噴嘴穩(wěn)固而全面地按照?qǐng)A的形狀進(jìn)行移動(dòng)，噴嘴按照一定的韻律進(jìn)行諸多圓形移動(dòng)能夠構(gòu)成勻稱的噴射表面與最少的回彈量，施工者移動(dòng)的圓形圈水平方向的距離應(yīng)當(dāng)在40—60cm區(qū)間內(nèi)，高度應(yīng)當(dāng)在15—20cm區(qū)間內(nèi)。

（三）調(diào)節(jié)恰當(dāng)?shù)乃畨?，保證科學(xué)的水灰比例

保證恰當(dāng)?shù)乃冶仁菧p小噴射混凝土回彈水平的主要舉措，在以前的噴射作業(yè)中，因?yàn)轱L(fēng)壓過(guò)高，有關(guān)的水壓過(guò)高，所以水灰比較大，較大的水灰配置比例通常讓混凝土產(chǎn)生移動(dòng)乃至硬度不夠，一方面降低了噴射的品質(zhì)，另一方面大幅提升了回彈水平。某項(xiàng)目將水灰配置比維持在0.4上下，如此水灰配置比不但讓噴層穩(wěn)固，表面光滑，一次噴射厚度較大，并且很好的減少了回彈量。

（四）各噴層時(shí)間間隔的管控

在噴射混凝土?xí)r由于各個(gè)噴層間隔時(shí)長(zhǎng)把控不科學(xué)以致回彈率過(guò)高。其一是間隔時(shí)長(zhǎng)過(guò)短，噴射混凝土沒(méi)有完成初次凝結(jié)而受到風(fēng)壓、水壓的沖刷而掉落，導(dǎo)致回彈率過(guò)大；其二是間隔時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)，噴射混凝土已經(jīng)完成初次凝結(jié)，再一次噴射集料無(wú)法與混凝土面有效融合，致使回彈率過(guò)大。所以在作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)依照混凝土的初次凝結(jié)時(shí)間和是否增添速凝劑而管控噴層間隔時(shí)長(zhǎng)。

（五）噴射混凝土?xí)r應(yīng)分段分塊進(jìn)行

噴射混凝土應(yīng)采用分段、分片、分層依次進(jìn)行，噴射順序應(yīng)自下而上，分段不宜超過(guò)6m，分塊大小不宜超過(guò)2m*2m，嚴(yán)格按照先墻后拱、自下而上的順序進(jìn)行噴射，以減少混凝土因重力而滑動(dòng)或脫落，從而控制噴射混凝土的回彈量。

1、分段噴射混凝土施工時(shí)，上次噴的混凝土應(yīng)預(yù)留斜面，斜面寬度為200-300mm，斜面上需用壓力水沖洗潤(rùn)濕后再行噴射混凝土。

2、分片噴射要自下而上進(jìn)行，并先噴鋼架與壁面間混凝土，再噴兩鋼架之間混凝土。邊墻噴混凝土應(yīng)從墻腳開(kāi)始向上噴射，從而降低噴射混凝土的回彈量。

3、分層噴射時(shí)，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行，若終凝1h后再進(jìn)行噴射時(shí)，應(yīng)先用風(fēng)水清洗噴層表面。邊墻一次噴射混凝土厚度控制在7-10cm，拱部控制在5-6cm，并保持噴層厚度均勻。頂部噴射混凝土?xí)r，為避免產(chǎn)生墮落現(xiàn)象，兩次間隔時(shí)間宜為2-4h，控制噴射混凝土的回彈量。

（六）巖層上的滲水處理

隧道開(kāi)挖過(guò)程中，地層滲水原因，導(dǎo)致噴射混凝土與巖層粘結(jié)較差，噴射混凝土回彈量較大。為避免這種現(xiàn)象，噴射混凝土前，采取以下措施進(jìn)行排水：

1、超前鉆孔排水

該排水適用于地下水來(lái)源于掌子面前方，且高于設(shè)計(jì)拱頂高程以上的情況，在斷層破碎帶中的滯水等，一般設(shè)置于主動(dòng)兩側(cè)，約低于開(kāi)挖最低面，這樣能有效的降低前方滲水量。該方法應(yīng)遵循如下原則：

（1）鉆孔的孔底低于開(kāi)挖底面高程，且孔深大致為10～15米。

（2）鉆孔方向可以向上傾斜，采用自排方式排水。也可鄉(xiāng)下傾斜，采用水泵排水，具體根據(jù)探孔情況確定方案。

（3）根據(jù)水量大小及水源點(diǎn)情況，確定鉆孔數(shù)量及部位。

2、井點(diǎn)降水

在需要降低地下水位的區(qū)域及其周圍施做至預(yù)定深度的深水井，通過(guò)抽水泵把深水井的水強(qiáng)制排出的方法。該方法適用于含水豐富的淺埋段和透水性較強(qiáng)的地層。

3、裂隙或泉眼股狀水

采用上述方案后，還存在局部股狀水，可采用導(dǎo)管引水方法。該方法先將泉眼處鉆孔，后塞一塑料管或鋼管與孔內(nèi)，在用玻璃砂漿將管周圍密封，使水充分流入管道。該方法適用于滲水量較小。

結(jié)束語(yǔ)

回彈量作為噴射混凝土施工重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，應(yīng)引起重視。噴射混凝土回彈量的控制可從人員管理、噴射混凝土配合比、骨料級(jí)配材料、施工機(jī)械、施工工藝等方面把噴射混凝土回彈量控制在理想的范圍內(nèi)。在施工中應(yīng)經(jīng)常檢驗(yàn)噴射混凝土回彈率的變化,根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整以取得最佳的回彈效果。

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1007-6344（2016）04-0011-02

張軍，（1971——），男，漢族，工程師，大專，現(xiàn)從事工程技術(shù)管理工作。