铁路隧道工程湿喷技术研究

铁路隧道工程湿喷技术研究

房伟祥

中铁十九局集团第五工程有限公司辽宁大连116100

摘要：喷射混凝土湿喷工艺在当前铁路隧道施工中广泛应用，但在施工过程中存在一些问题，喷射混凝土回弹率过高问题的仍未得到有效解决，同时分析喷射混凝土施工中遇到的其他问题，结合现场实际施工情况，为以后施工积累经验，对喷射混凝土湿喷技术进行了研究。通过对原材料选择、配合比设计、设备选用、施工过程控制等方面进行隧道湿喷技术优化原则和方法的研究。

关键词：铁路隧道；湿喷技术；喷射混凝土

引言

随着我国社会经济的快速发展，交通建设事业也取得了长足的进步与发展，并呈现出了新的特点，其中最为明显的一个发展趋势即为新建铁路线路中的隧道施工比例越来越大，为了保障隧道施工的安全进行，对于隧道的初期支护工作也便提出了更为严苛的要求。目前机械化喷射混凝土施工技术已成为了在这一领域当中所广泛采用的一项技术，据此下文将就此项技术的质量控制展开分析与探讨。

1湿喷混凝土施工技术概述

1.1湿喷混凝土施工技术原理

湿喷混凝土施工技术是将速凝剂与混凝土进行拌和，然后用喷射机将拌和好的混凝土直接喷射于建筑表面，从而使建筑的外部结构得到进一步加强，实现保护建筑结构，加强建筑强度的目的。喷射混凝土技术在施工过程中主要是通过高速的射流来实现混凝土的密实，其在喷射后不需要进行振捣。因为施工过程简单方便，施工速度快，因此喷射混凝土施工技术在隧道工程施工中得到了极为广泛的应用。

1.2喷射混凝土的作用

在工程施工中应用喷射混凝土能够对于露出的缝隙进行填充，从而有效提升围岩的强度，确保结构的稳定性。在施工过程中因为混凝土能够与围岩进行有效的接触，能够对大面积的围岩进行牢固的接触，因此往往是最好的支护方式。在隧道施工过程中通过在隧道内进行混凝土的喷射可以使混凝土的应力有效地分散到围岩上，从而有效避免隧道内发生局部的应力集中，避免了隧道内的局部脱落。在隧道施工过程中，应用喷射混凝土施工技术还能够对围岩的凹面进行填充，这样能够有效避免应力的集中，对软弱层进行强化，并且在隧道开挖以后可以通过喷射混凝土技术及时实现对围岩的覆盖，避免其发生风化。

2喷射混凝土施工过程控制

2.1喷射混凝土回弹率控制

喷射混凝土回弹率影响因素主要有：原材料、施工配合比、湿喷设备、操作熟练程度。

①原材料主要控制速凝剂与水泥适应性和速凝效果，砂细度模数和机制砂石粉含量，考虑减水剂与水泥兼容性，还要注意减水剂中缓凝剂用量对速凝效果的影响，速凝剂品质对速凝效果的影响。②施工配合比主要考虑砂率和坍落度对喷射效果的影响。砂的细度模数变化大时应适当调整砂率。应考虑过程中坍落度损失量，混凝土运距一般不宜超过5km，坍落度损失量较好控制。③湿喷设备，小型湿喷机操作较传统，工人操作容易，喷射距离和角度受到限制，一般工人操作时会本能选择合适的位置和角度，减少对身体的伤害。湿喷机械手，是自动化遥控操作，可以使喷射口始终和岩面垂直且保持最佳喷射距离，喷射距离控制在0.8-1.2m，能有效控制混凝土回弹率。喷射时机械臂移动速度均匀连续，混凝土面平整度好。机械手速凝剂掺量调节方便快捷，0～10%每间隔0.5%为一个档位，拱部一般速凝剂掺量较高，边墙速凝剂掺量较低，有效控制了喷射回弹率的同时保证了混凝土强度和节约了速凝剂用量。④操作熟练程度，设备使用前期应请厂家到现场进行技术指导和培训。特别是机械手操作手，喷射臂的操作尤其关键，是影响喷射效果的重要因素。施工人员之间配合要协调，分工明确，各司其职，确保各个环节顺利进行。

2.2湿喷混凝土施工注意事项

在进行湿喷混凝土施工之前一定要先对湿喷机以及送料管内部进行湿润，一般以水泥浆进行湿润。并且在湿喷混凝土施工完成的第一时间对湿喷机以及送料管的内部进行清洗，否则内部混凝土凝结后将会影响设备的使用。在湿喷过程中应控制好湿喷机的风压，一般保持在0.15～0.2MPa范围内。在湿喷混凝土施工过程中如果遇到渗水段，应根据渗水的具体情况进行处理，如果渗水段的渗水量较小，应先用压缩机进行吹干处理，待其表面干燥以后再按照正常的施工顺序进行施工。如果发现渗水段渗水量较大，应在施工之前先减少水的用量，然后拉近喷射的距离，并加大速凝剂的含量，先对渗水围岩进行止水处理，等到止水以后再按照正常的施工工艺进行施工。在喷射过程中施工喷射人员一定要时刻留意喷射口，一旦发现堵管应及时与操作司机联系，停机关风，检查管路。

2.3混凝土喷射密实度

喷射混凝土的密实性由水灰比控制、风压控制和速凝剂种类的选取等多方面来确定。①水灰比是影响喷射混凝土质量最为关键的一项因素，水灰比过小，则喷射混凝土回弹量大，粉尘多，表面会出现干斑。水灰比若较大，则喷射混凝土会出现淌浆，滑移等情况。因此一般将水灰比控制在0.4~0.45的范围中，则可促使喷射混凝土表面平整有光泽，回弹量与粉尘量均较少，能有效保障混凝土强度。②正确的风压控制对于喷射混凝土质量同样至关重要。若风压过大，便会导致回弹损失加大，粉尘浓度升高，喷射强度下降；若风压较小，则输送能力下降，较易造成堵管现象，喷射混凝土的密实度降低，回弹损失也会加大。因此工作风压宜为0.2～0.4MPa，工作风压的选择与混凝土的和易性有关，和易性越好，工作风压较小，反之偏大。③加强对速凝剂添加精度的确切性，促使各个位置的喷射混凝土均能够和速凝剂达到完全融合，进而有效的保障喷射混凝土能够达到良好的密实性。

2.4喷射混凝土湿喷设备选用

喷射混凝土湿喷设备代表性的型号有：TK600转子活塞式湿喷机，GYP-90液压变量柱塞泵送式湿喷机，HSC-2515液压S管阀泵送式混凝土湿喷机械手。前两种湿喷机可根据隧道的特点，可对设备进行改进组合或者组装运载车以利于施工。机械手湿喷机可根据隧道断面大小选择机械臂长度和最大理论喷射能力。本工程同时使用了这三种湿喷机，根据隧道的施工特点进行了配置，单线隧道为主的工点以小型湿喷机为主，双线隧道段落较多的工点配置了机械手湿喷机。并在现场进行了喷射回弹率测试，TK600湿喷机全断面回弹率13.2%，GYP-90湿喷机全断面回弹率17.5%，HSC-2515机械手拱部回弹率15.5%，边墙回弹率7.3%。

2.5混凝土喷射平整度

在采用湿喷机械手进行混凝土喷射时采取逐层喷射方式，混凝土自身有着良好的附着能力，喷射混凝土的平整度便可得到有效保障，可起到表明平整、内部致密的效果。在实际操作过程中可利用对大小臂的协调转动，并通过对小臂行进速度的控制，来保障移动喷射从点及线再到面，能够有效保障混凝土达到良好的平整度。在对混凝土完成喷射处理后还应当利用靠尺来实施检测处理，喷射混凝土表面平整度应符合D/L≤1/10的要求（D、L分别为初期支护基层相邻两凸面间的深度和距离，且L≤1m）。

结论

①喷射混凝土湿喷技术关键控制点有原材料控制、配合比设计优化、湿喷设备匹配、施工组织协调、人员操作培训。

②喷射混凝土施工质量体现在混凝土喷射回弹率小、速凝效果好、早期强度高、后期强度满足设计要求、对工人健康影响小。

③机械手湿喷机优点明显，喷射混凝土实体质量大大提高，用工人数较少，是提升隧道施工标准化和机械化的重要手段。

参考文献

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[2]王鹏.速凝剂掺量对水泥混凝土强度的影响初探[J].四川水泥，2016，7：327.

[3]张鹏.基于正交试验混凝土湿喷回弹率的控制研究[J].公路交通科技，2014，9：281-284.