隧道噴射混凝土節(jié)超分析及濕噴技術(shù)

1、隧道噴射混凝土節(jié)超分析及濕噴技術(shù)淺析中鐵二十局集團第五工程公司第三隧道工程隊翟德平一、隧道噴射混凝土節(jié)超分析 眾所周知，隧道工程噴射混凝土超方幾乎是所有隧道工程都會面臨的重點課題，混凝土的超方隨之而來的便是效益的流失，而造成混凝土超方的原因不外乎以下幾個方面： 1、圍巖自身原因引起的超挖。如斷層、夾層、破碎帶、巖性接觸帶等段落開挖時較為明顯；2、光爆控制方面的原因；3、規(guī)范允許但又難以與設(shè)計和業(yè)主溝通的允 許超挖；4、平整度要求。 上述4個方面囊括了幾乎所有正常情況下的噴射混凝土超方，由于主題側(cè)重，本文僅就第3和第4條展開討論。先說說規(guī)范允許的超挖 不論是公路隧道還是鐵路隧道，規(guī)范或指南都對各

2、級圍巖規(guī)定了一定的允許超挖量，先看看公路是怎么規(guī)定的，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60-2009）中5.3.2條規(guī)定如下：再看看鐵路隧道規(guī)定 在高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設(shè)【2010】241號第10.2.1條款中，關(guān)于對超挖的允許范圍如下表所示： 上述公路、鐵路兩個行業(yè)隧道工程施工規(guī)范性文件允許超挖的規(guī)定說明什么呢？ 說明隧道開挖過程中，不超挖是不可能的，因為如若不超挖，拱架都立不上去。 這也是咱們隧道工程施工常見的問題。 超挖后的成本耗費“超挖部分采用同級混凝土回填” 規(guī)范對超挖處理的共同原則 可能大家還難以理解這會帶來多大的利潤損失，再看看下一張表。注意：表中所列超方僅為規(guī)范允許

3、計算值，考慮噴射混凝土施工工藝，這個數(shù)字還需要加上30%的回彈量，加上回彈后的規(guī)范允許超方為20553m3，而噴射混凝土每方連工帶料按766元計算，超耗噴射混凝土需耗費15743598元，這一數(shù)字幾乎占到投資總額的10%。 上一張幻燈片是目前咱們公司西成客專8標11工區(qū)房家灣隧道1#橫洞800m橫洞及3050m正洞在規(guī)范允許超挖引起噴射混凝土超方的計算結(jié)果。 對于前述超方原因的第4條平整度要求，現(xiàn)在的隧道工程，不論是監(jiān)理還是業(yè)主都將噴射混凝土的平整度作為了一項重要的日常檢查內(nèi)容和重點控制內(nèi)容，西成公司明文規(guī)定： “平整度用1m靠尺檢查，有拱架處不大于5cm，無拱架處不大于10cm，每10m檢查

4、不少于10處” 這無形中加大了噴射混凝土超方的壓力。 而以前的隧道工程，大多將初支拱架噴成了“排骨”，即拱架之間噴射混凝土凹陷，然后在進行二襯時利用二襯混凝土進行補虧。因為二襯混凝土的單價要比噴射混凝土低很多。 怎么辦！ 面對如此嚴峻的壓力，咱們怎么辦？筆者認為：1、做好光面爆破。這方面大家都是專家，在此不做探討；2、加強圍巖量測數(shù)據(jù)對施工的指導性，在確保圍巖穩(wěn)定的情況下盡量減小預(yù)留沉降值；3、狠抓回彈控制，注意，超方混凝土也是有回彈的；4、爭取業(yè)主及監(jiān)理單位同情，積極開展因允許超挖帶來的理賠工作。 注意，這項內(nèi)容里面還包括開挖增加的量。接下來說說濕噴 現(xiàn)在隧道工程幾乎無一例外的都在推行濕噴工

5、藝。 作為“濕噴”工藝的對立概念，要說“濕噴”必然繞不過“干噴”這個感念,先來簡單說說干噴。干 噴干噴：也即是干拌法噴射混凝土的施工工藝。 具體做法是將水泥、砂、米石在干燥狀態(tài)下拌合均勻，然后用壓縮空氣將其和速凝劑送至噴嘴并與壓力水混合后進行噴灌的方法。 此法須由熟練人員操作，水灰比宜小，石子須用連續(xù)級配，粒徑不得過大，水泥用量不宜太小，一般可獲得2834兆帕的混凝土強度和良好的粘著力。 缺點：因噴射速度大，粉塵污染及回彈情況較嚴重，且實體強度保證率較底，使用上受一定限制，近年來在高鐵施工中趨于停用。濕噴 濕噴：即是噴射混凝土濕拌法，是將拌好的混凝土通過壓漿泵送至噴嘴，再用壓縮空氣進行噴灌的方

6、法。施工時宜用隨拌隨噴的辦法，以減少稠度變化。此法的噴射速度較低，由于水灰比增大，混凝土的初期強度亦較低，但回彈情況有所改善，材料配合易于控制，工作效率較干拌法為高。噴射砼工藝的選擇 據(jù)高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設(shè)【2010】241中第12.3.4條“軟弱圍巖及不良地質(zhì)隧道噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝，特殊地質(zhì)條件下不能濕噴時需另行設(shè)計。” 由上述條款可見，推行濕噴的同時，并非完全否定干噴！ 在實際工作中，常常遇到滲水嚴重，圍巖難以自穩(wěn)等緊急情況，這個時候，干噴工藝由于其良好的可噴性、附著力、早期強度和工效，具有不可替代的作用。 因此，作為施工單位，不能過于教條，工作中應(yīng)遵重事實，科學決策方

7、能有效解決施工中的各種問題。 言歸正傳，來說說濕噴混凝土吧。 先說說濕噴機，目前實際施工中主要有小型濕噴機和混凝土濕噴手兩種濕式混凝土噴射機，如下圖所示（左下圖為巖峰產(chǎn)的TK500型濕噴機，右下圖為中聯(lián)中科產(chǎn)的濕噴手）。 目前，由于隧道工程，尤其是高鐵隧道工程，大力推行濕噴工藝，很多廠家都推出了自己的濕噴機產(chǎn)品，盡管花樣繁多，但是大多“大同小異”。 這里要說的是： 1、小型濕噴機實際工作效率只有標稱效率的50%70%。 以TK500型濕噴機為例，實際每小時能噴料約3m方； 2、不論小型還是大型濕噴機，對于操作手的水平要求較高，否則平整度、回彈量均難以得到保障； 3、目前要找到水平較高的濕噴隊伍

8、或是大型濕噴機操作手應(yīng)引起項目足夠重視。 4、濕噴作業(yè)對混凝土的性能指標要求也很高，在進行配合比選擇時，務(wù)必做工藝性試驗，否則及其可能出現(xiàn)各種問題，如速凝劑超耗、回彈量大、噴不上等。一、選擇機具配套1、工作臺架：根據(jù)隧道斷面大小現(xiàn)場加工制作長度為一個噴射作業(yè)循環(huán)長度的工作臺架。2、上料平臺：噴射機料斗高度12m，也可采用填碴坡道滿足混凝土罐車將濕噴混凝土卸至濕噴機料斗的需要。3、混凝土噴射機：TK500型混凝土濕噴機其理論生產(chǎn)能力為5m3h。4、混合料攪拌機：強制式混凝土攪拌機，配有計量設(shè)備磅秤、臺秤等。5、空氣壓縮機。6、坍落度桶，10*10抗壓標準模具，抗?jié)B模具，噴射大板底模及其它輔助工具

9、。二、材料選擇與混凝土配比1材料選擇水泥：PO425普通硅酸鹽水泥。砂：細度模數(shù)259，含泥量為18%。粗骨料：515mm連續(xù)級配花崗巖碎石。水：飲用水。外加劑： 速凝劑：水劑（液體速凝劑） 減水劑：選用TJG高效減水劑，摻量在08%1%，其減水率可達15%以上。配合比的擬定按照濕噴機的技術(shù)要求和設(shè)計噴射混凝土強度等要求，進行混凝土配合比試配，同時需根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行可噴性工藝試驗，確定噴射混凝土速凝劑參量。進行現(xiàn)場可噴性工藝試驗這一步非常關(guān)鍵，在大多數(shù)項目中，實驗室往往只進行了參量試驗，而沒有根據(jù)實際情況進行可噴性試驗，最終導致現(xiàn)場反應(yīng)噴不上、速凝劑用量嚴重超標。對于成本開支和工班材料扣款

10、帶來很大麻煩，因此需特別引起注意。對于濕噴混凝土的幾個影響因素 水灰比的影響對濕噴混凝土，水灰比越大，速凝效果越差，回彈量增大，混凝土強度偏低；水灰比小，施工噴射困難，水泥水化不充分，強度較低，回彈增大。通過CW=0.45.0進行試噴，CW=045效果較好。 施工溫度的影響 水泥凝結(jié)時間隨溫度升高而加快，當溫度到達30時，經(jīng)試驗摻速凝劑后的混凝土其終凝時間和后期強度都不利。噴射混凝土溫度宣在1525為好。 噴射層厚的影響 一次噴射層太厚，在自重作用下，噴層會出現(xiàn)錯裂而引起大片坍落；太薄時大部分粗集料會回彈，噴層僅留砂漿，將影響噴射效果和質(zhì)量，經(jīng)現(xiàn)場試驗，一次噴層厚度在拱部6cm，邊墻8cm時效

11、果最好，也就是說要噴到設(shè)計厚度需要分片分次進行，后噴層在前一噴層終凝后進行。 風壓和水壓的影響 風壓過大會造成噴射速度太高而加大回彈量，風壓過小會使噴射力減弱，使混凝土密實性差影響強度；水壓過小也會影響施工質(zhì)量。 經(jīng)試驗采用風壓為200Ncm2，水壓為210Ncm。噴射步驟 噴射前根據(jù)巖面潮濕程度，適當調(diào)整水灰比。噴射應(yīng)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上進行噴射，噴嘴需對受噴巖面作均勻的順時針方向的螺旋轉(zhuǎn)動，一圈壓半圈的橫向移動，螺旋直徑約為2030cm，或采用S形往返移動前進。噴射時分段長度不應(yīng)超過6m，分部為先下后上，分塊大小為2m*2m。噴嘴和巖面的距離為l.5m，噴嘴與受噴面垂直，并稍微偏向剛噴射的部位（傾斜角約80），巖面凹陷宜先噴和多噴，而凸出處宜后噴和少噴。增強一下直觀認識大型濕噴機在進行作業(yè)操作手通過遙控器操作大型濕噴機進行噴射混凝土作業(yè)小型濕噴機作業(yè)來看看實際工作中的這組的數(shù)字下一