龍先林

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 工程概況

某公路分離式隧道左線起訖樁號為ZK49+180—ZK50+305，總長約1.125km，右線起訖樁號為K49+180—K50+325，總長約1.145km，雙向四車道，限寬10.75m，凈高5m。該隧道所在場地地質(zhì)條件較為復(fù)雜且多變，初支施工及其質(zhì)量控制十分重要。以開挖后揭露的圍巖級別為依據(jù)，明洞長約65m、Ⅴ級圍巖段長約701.691m、Ⅳ級圍巖段長約1 063.509m、Ⅲ級圍巖段長約439.8m。該隧道襯砌結(jié)構(gòu)按新奧法基本原理設(shè)計，初支體系包含以下幾部分：對于Ⅳ級和Ⅴ級圍巖段，初支包括工字鋼拱架、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土噴射；對于Ⅲ級圍巖段，初支包括鋼筋網(wǎng)、系統(tǒng)錨桿與混凝土噴射。其中，鋼拱架由縱向鋼筋相連，同時和系統(tǒng)錨桿與鋼筋網(wǎng)通過焊接形成一個整體，和隧道圍巖緊密相貼，提供穩(wěn)定可靠的承載結(jié)構(gòu)，采用鋼筋混凝土（亦可采用模筑混凝土）作為隧道二次襯砌，以形成完整的承載結(jié)構(gòu)。該隧道支護參數(shù)如表1所示。

表1 隧道支護參數(shù)

2 濕噴混凝土

2.1 技術(shù)優(yōu)勢

相較于干噴混凝土，濕噴混凝土主要具有以下優(yōu)勢：

（1）對混凝土配合比的控制較為容易，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求生產(chǎn)混凝土后，采用濕噴機直接噴射，此時混凝土配合比依然處在受控的狀態(tài)，能有效保證噴射施工質(zhì)量。而干噴時對混凝土質(zhì)量一般難以控制，而且水灰比存在一定隨意性，需要由噴射人員按照個人經(jīng)驗確定和調(diào)節(jié)，如果人員操作錯誤，將對混凝土品質(zhì)造成較大影響[1]。

（2）濕噴混凝土的回彈率較低，只有15%左右，而干噴混凝土的回彈率可以達到35%～45%，這樣不僅能減少資源浪費，有利于成本控制，而且還能保持環(huán)境潔凈[2]。

（3）濕噴時粉塵濃度較低，不會給正常施工造成過大影響。

（4）干噴施工的生產(chǎn)率通常在5m3/h以內(nèi)，而濕噴時的生產(chǎn)率最高可以達到15～18m3/h。

（5）設(shè)備與材料的磨損相對較小。雖然干噴機的結(jié)構(gòu)比較簡單，且體積較小，便于清洗，但其結(jié)合板容易產(chǎn)生磨損；而濕噴機雖然結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且需要采用動力設(shè)備驅(qū)動與牽引，但結(jié)合板不容易磨損[3]。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工準(zhǔn)備

借助檢測儀對隧道的開挖斷面進行檢查，確認(rèn)是否和相關(guān)規(guī)范與設(shè)計提出的要求相符，當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)欠挖現(xiàn)象時，應(yīng)予以斷面處理；當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)超挖現(xiàn)象時，應(yīng)先設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，然后將松動的巖石清理干凈。經(jīng)檢查確認(rèn)合格后，對濕噴機進行檢查，確定其各項工作參數(shù)是否正常。在現(xiàn)場做好噴射厚度的控制標(biāo)志，若發(fā)現(xiàn)滲水比較嚴(yán)重的段落，應(yīng)做好該段落的防水與排水，并對工作平臺進行嚴(yán)格的檢查，確認(rèn)是否穩(wěn)固，以免由于工作平臺失穩(wěn)發(fā)生事故。

2.2.2 混凝土攪拌

對混凝土拌制時使用的各類原材料進行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，確定能否達到相關(guān)規(guī)定提出的要求；以骨料的含水率和砂細度模數(shù)為依據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況對混凝土的施工配合比進行適當(dāng)調(diào)整；然后嚴(yán)格按照施工配合比生產(chǎn)混凝土，使混凝土有良好的坍落度與和易性；最后使用攪拌運輸車將拌制完成的混凝土運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場[4]。

2.2.3 混凝土噴射

混凝土噴射開始前，應(yīng)先由現(xiàn)場管理人員對濕噴機進行全面檢查，然后嚴(yán)格按照先送風(fēng)、再給料、最后噴射的順序進行操作。其中，送風(fēng)時，風(fēng)壓按照0.3～0.5MPa的范圍嚴(yán)格控制；送料時應(yīng)注意先添加混凝土，然后再將速凝劑的計量泵開啟；在噴射混凝土的過程中，應(yīng)做好噴嘴和巖面之間距離與角度的控制及調(diào)整。一般先噴射邊墻混凝土，再噴射拱墻，必要時可分段和分塊噴射。在噴射過程中，應(yīng)密切注意噴嘴部位混凝土產(chǎn)生的變化，若發(fā)現(xiàn)此處混凝土未能達到均勻或發(fā)生堵管等問題，則立即通知操作人員暫時停止噴射，并查找原因，盡快處理；故障排查時應(yīng)注意，濕噴機的噴嘴不能對準(zhǔn)人，以免管中殘留混凝土突然噴出傷人[5]。

2.3 質(zhì)量控制

濕噴施工時使用的混凝土，其配合比設(shè)計和工作性優(yōu)化在質(zhì)量控制中至關(guān)重要，對原材料質(zhì)量予以嚴(yán)格控制是保證濕噴質(zhì)量的關(guān)鍵。為保證料流質(zhì)量，管道中混凝土不可發(fā)生離析，且噴嘴位置的混凝土不能跌漿，保證出漿的均勻性，使水泥漿完全包裹住砂石料，以確保拌和料表現(xiàn)出良好工作性。

在混凝土強度不斷增長過程中，為防止表面蒸發(fā)或其他方面原因?qū)е滤謸p失，確?；炷恋乃梢猿浞诌M行，使混凝土各項技術(shù)指標(biāo)都能達到要求，并避免因干燥而出現(xiàn)裂縫，應(yīng)高度重視并做好混凝土養(yǎng)護[6]。

濕噴時，需要以實際的出料情況為依據(jù)對風(fēng)量進行調(diào)整，使風(fēng)壓保持在0.3～0.6MPa范圍內(nèi)；并對噴槍和噴射面之間的距離予以嚴(yán)格控制，一般情況下，需將噴槍和噴射面之間的距離控制在1.0～1.5m范圍內(nèi)，同時噴槍還應(yīng)和噴射面之間達到垂直，以小圓或橢圓形進行連續(xù)且平穩(wěn)的噴射，以盡可能減小混凝土回彈，保證噴射完成后混凝土的密實性。

2.4 指標(biāo)控制

混凝土噴層技術(shù)指標(biāo)包括強度、厚度、密實度和平整度，在實際施工中應(yīng)采取有效措施加以控制，以保證混凝土噴層施工質(zhì)量。

2.4.1 強度控制

（1）禁止使用干噴方法，干噴不僅無法對混凝土水灰比與速凝劑摻量進行控制，還很難保證混凝土實際強度，有很大離散性，因此應(yīng)優(yōu)先考慮濕噴法，引入先進濕噴設(shè)備，保證噴射后支護結(jié)構(gòu)整體強度。

（2）加強原材料質(zhì)量控制，做好集料含泥量檢測、砂細度模量檢測，以及水泥和速凝劑等技術(shù)指標(biāo)檢測，檢測結(jié)果不符合要求時，不可在施工中使用。

（3）保證混凝土工作性。坍落度與和易性等都會給混凝土及其噴射后的強度造成很大影響，若混凝土的工作性較差，則會使強度出現(xiàn)很大離散性。

（4）加強作業(yè)過程管理。將混凝土噴射完成后，其強度和支護施工質(zhì)量之間密切相關(guān)，在實際的噴射施工中，如果未沖洗巖面，將嚴(yán)重影響混凝土和圍巖表面附著強度，而且包含噴射面夾角與距離等在內(nèi)的各項參數(shù)也會給噴射后強度造成影響，應(yīng)完善相應(yīng)的質(zhì)保體系，確保其理想作用效果的發(fā)揮。

（5）提高養(yǎng)護管理力度。為防止噴射完成的混凝土表面的水分蒸發(fā)，確保水化作用充分完成，避免因干燥而開裂，需切實做好養(yǎng)護工作。具體的養(yǎng)護方法為在隧道的高壓水管上按照20m的間隔距離設(shè)置閥門，與水管相連用于灑水養(yǎng)護，在混凝土達到終凝2h后開始進行灑水養(yǎng)護。在水管無法到達的部位，可借助高壓水泵來養(yǎng)護，每天的灑水次數(shù)一般為3～4次，如果外界氣溫相對較高，則需適當(dāng)增加每天的灑水次數(shù)，以確保混凝土表面保持濕潤為準(zhǔn)。另外，養(yǎng)護過程中使用的水應(yīng)保持潔凈，以免對混凝土造成污染，當(dāng)氣溫在5℃以下時，禁止進行灑水或噴水養(yǎng)護。

2.4.2 厚度控制

若噴射厚度未能滿足設(shè)計要求，則可能導(dǎo)致混凝土噴射層產(chǎn)生裂縫或剝落，嚴(yán)重時將給工程安全造成很大影響。對混凝土噴射層厚度有影響的因素包括：

（1）爆破效果，當(dāng)爆破效果較差時，斷面輪廓線不能達到圓順，使超挖部位噴層厚度較大，而欠挖部位噴層厚度較小。

（2）回彈率，當(dāng)混凝土噴射過程中回彈率相對較大時，會使局部噴層的厚度無法達到要求，這一現(xiàn)象在拱部較為常見。

（3）施工管理，若施工管理不嚴(yán)格，如未設(shè)置標(biāo)樁等對噴層厚度進行控制，則會使噴層厚度較小。因此施工中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求進行標(biāo)樁的設(shè)置，以嚴(yán)格控制噴層施工厚度，滿足設(shè)計提出的要求。

（4）噴射參數(shù)，如噴射風(fēng)壓、噴頭和受噴面之間的距離、噴射面角度與混凝土粒徑等，這些除了會對噴射后噴層強度造成影響，還會影響到噴層厚度。

（5）噴層厚度檢測為噴層施工質(zhì)量控制重要環(huán)節(jié)之一，需按照標(biāo)準(zhǔn)提出的頻率，采取合理有效的方法進行檢測，進而為施工過程中和控制工作提供參考依據(jù)，在條件允許的情況下，可借助地質(zhì)雷達實施高頻次檢測。

2.4.3 密實度控制

隧道初支背部和圍巖之間往往存在空洞，導(dǎo)致初支難以和圍巖一同發(fā)揮作用，使圍巖松弛，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定彎曲應(yīng)力，對支護結(jié)構(gòu)造成一定損壞，減小承載力，影響隧道正常使用。如果施工中開挖工作面的超欠挖現(xiàn)象較為嚴(yán)重，則也會導(dǎo)致密實度較差等問題。另外，在實際施工與控制過程中，應(yīng)注意以下幾點：

（1）當(dāng)隧道圍巖發(fā)生明顯變形時，應(yīng)立即對圍巖支護參數(shù)進行調(diào)整。

（2）在噴射作業(yè)開始前應(yīng)將受噴面上存在的粉塵和雜物清理干凈，對有涌水的部位應(yīng)加強排水，如果受噴面有很強的吸水性，則需要在噴射混凝土前進行灑水，以免混凝土和受噴面之間無法良好結(jié)合。

（3）混凝土噴射開始前需清除所有遮擋物，確?；炷羾娚漤樌瓿?，以保證噴射完成后的混凝土達到密實，以免產(chǎn)生空洞。

（4）在有拱架的部位進行混凝土噴射施工時，應(yīng)注意對噴射角度的控制，使拱腳背后噴射的混凝土達到均勻。

（5）噴射過程中密切注意風(fēng)壓、噴射角度與速度，防止鋼筋網(wǎng)的孔眼被堵塞，在必要的情況下可對鋼筋網(wǎng)孔眼尺寸進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（6）加強施工質(zhì)量控制力度，提高施工人員自身質(zhì)量意識，當(dāng)產(chǎn)生超挖的現(xiàn)象時，應(yīng)立即采用模筑的方法進行處理，回填時注意不可使用其他物質(zhì)進行，將超挖的部分回填密實后，才可以進行初支施工。

2.4.4 平整度控制

噴層表面平整度和之后防水板鋪設(shè)施工質(zhì)量及二襯施工質(zhì)量直接相關(guān)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范提出的要求，噴層平整度應(yīng)達到以下要求：拱頂處相鄰兩個凸面的深度與凹面距離比值不超過1/8，邊墻處相鄰兩個凸面的深度與凹面距離比值不超過1/6。導(dǎo)致噴層平整度無法達到要求的原因包括：

（1）圍巖質(zhì)量較差或爆破效果不佳使開挖輪廓線出現(xiàn)嚴(yán)重的超欠挖現(xiàn)象，且未能對欠挖的部位予以及時處理。因此，保證爆破效果是確保噴層平整度達到要求的關(guān)鍵，必須引起相關(guān)人員的高度重視。

（2）在實際的混凝土噴射施工中，應(yīng)對巖面上面積較大的凹坑采用初噴的方法將其找平。

（3）在實際噴射施工中，未采取有效措施對厚度進行嚴(yán)格控制，導(dǎo)致噴層厚度不足或不均勻，使完成施工后的噴層平整度較差，在噴射施工中必須做好噴層厚度控制。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)該工程施工實踐，完成濕噴施工后，混凝土強度可以達到29.61MPa，達到設(shè)計提出的不低于25MPa的要求，同時標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)都很低，完成噴射的混凝土可達到飽滿和密實。

（2）濕噴混凝土?xí)r，混凝土必須有良好的工作性，包括強度、和易性與坍落度，施工中應(yīng)引起足夠重視，加以嚴(yán)格控制。

（3）噴射施工中，應(yīng)對各項工作參數(shù)進行優(yōu)化，包括風(fēng)壓、噴槍和噴射面之間的距離與角度等，以減少回彈，保證質(zhì)量。

（4）對于濕噴回彈率，邊墻為9.1%，拱頂為18.8%，均小于干噴，能在保證質(zhì)量和經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，確保施工安全。