隧道湿喷混凝土特性及施工技术控制研究

隧道湿喷混凝土特性及施工技术控制研究

覃宁

广西 柳州 545001

摘要：湿喷混凝土施工技术的应用，极大改善了隧道施工环境，可实现高效施工作业，是现代化隧道建设中不可或缺的技术手段。通过湿喷混凝土施工技术的应用，可有效控制回弹量，施工期间各项操作的灵活性强，所得混凝土结构稳定可靠，且粉尘污染较小，彰显出良好的环保效益。

关键词:隧道开挖;湿喷混凝土;平整度;回弹率;施工措施

引言

近几年，湿喷成为公路隧道主流施工工艺，小型湿喷机械很难克服速度慢、易损件、损耗大的弊病，单台喷射量为2.5m³/h，虽可多台组合同时作业以提高速度，但隧道内空间有限，小型湿喷机应用受到限制。目前，隧道施工采用大型湿喷机械手提高喷射混凝土速度，已成为发展的趋势。机械手混凝土喷射量达到15~30m³/h，相当于十多台小型喷射机同时作业，但机械手对操作人员技术水平要求较高。本文以高速公路隧道湿喷机械手应用为例，详细介绍机械手施工工艺，并从经济的角度分析机械手较湿喷机喷射混凝土存在的优势。

1湿喷混凝土技术工艺特征与流程

此隧道工程选择的喷射机型号是Aliva－500，其拥有的主要特征具体如下:(1)喷射机在应用阶段能够保证喷枪和喷面始终处在垂直状态，便于控制喷射距离，规避了回弹现象造成的不利影响。(2)喷浆施工中根据特定轨迹运行，且喷浆状态始终如一，有效弥补了传统机械喷浆模式的操作不灵活等缺陷，最重要的是显著提高了材料利用率。(3)与常规式人工湿喷方式对比，喷射机为机械手喷射，所覆盖的面积更宽广，且喷射压力无大幅度波动，能够有效控制喷射角度，无需构建喷浆施工平台。(4)单人就能够完成喷浆作业，且喷浆施工质量明显优于人工喷射施工质量。

2现场初期支护喷射混凝土施工控制要点

2.1湿喷顺序

在混凝土湿喷机作业时，不是直线喷射，是按照螺旋状喷射的。当喷射任务要求分区域作业时，要按照从下到上的顺序进行。这样的操作，可以使受喷面上的混凝土覆盖均匀，减少施工时的粉尘和回弹量。

2.2空气湿度设备调试前的控制

为了确保隧道施工有条不紊，我们需要做很多前期工作。对隧道断面进行设计检查，清除高压隧道，检查各种喷料的数量是否正常工作，以及其他是否能与机器配合工作。工作前考虑隧道壁泄漏，确保在突然泄漏的情况下能迅速解决。在隧道施工中，洒水装置轻微泄漏时，加速剂的消耗可能会增加。对于某些较软的构造块，可以预先设置网格，以防止喷水装置在施工过程中跌落。如果隧道施工中地下水渗漏很少，则可以通过排水管道将水汇集到集中径流中。

2.3湿喷厚度

影响喷射厚度的因素有很多，如混凝土的质量、受喷面的材质，甚至是操作人员的水平。在湿喷机工作时，很多隧道要求多次喷射。一般来说，在第1次喷射时，厚度控制在5～7cm，然后再多次喷射来达到设计要求的厚度。当隧道受喷面有很多凹陷时，需要施工作业人员先把凹处补平，然后再进行接下来的湿喷作业。这时就要求操作人员拥有丰富的经验，根据隧道内的空间、形状、土质来采取合适的喷射厚度，既能够不过于厚重，还可以不掉落。

2.4喷嘴压力

使用筒灯时，系统开机前的初始空气压力大于0.5MPa。喷射周期中，喷嘴的空气压力应在大约0.2MPa稳定，避免混凝土异常跳跃。建筑条件因爆破面积而异，空域范围也有所不同。因此，需要调整技术参数，包括喷嘴出口、室外空气压力等，为高效完成湿式混凝土砌块营造良好的施工环境。

2.5压力控制高压空气辐射管

对于湿式喷水装置的初始阶段，必须实时注意高压空气压力的变化，初始压力应力值应大于0.5MPa。注射阶段需要有效检查喷嘴的高压空气压力，保压值应至少为0.2MPa，以避免混凝土中出现回弹问题。同时，当注射位置变更时，高压空气的距离也会变更。因此，需要对喷嘴出口进行详细控制，并对高压空气的压力进行科学调整，以确保湿式喷水装置的质量。

2.6湿喷混凝土强度不足预防措施

①控制喷射混凝土各种原材料质量，喷射混凝土使用的原材料质量稳定;②配合比设计应根据喷射工艺提高强度富余系数，施工时严格控制施工配合比;③在满足混凝土工作性能的情况下，适当调整砂率，保证喷射混凝土后期强度;④优先采用无碱速凝剂;⑤严禁现场二次加水和重复使用回弹料;⑥采用与设备相适应的工作风压，增强喷射密实性提高喷射混凝土强度;⑦湿喷混凝土终凝2h后，应采取有效措施进行保湿养护，养护时间不得小于5d。

2.7喷水灭火系统的控制

①严格控制隧道穿越；②根据喷嘴模型确定合适的配比，优化原料特性，使混凝土的相容性、粘度和亲水性符合规范要求；③工地配合比例应严格控制，必要时及时调整等级以适应实际情况；④用于混凝土喷射梁的加速度抑制剂在应用前，根据原料对均匀特性、凝结时间、速度效应进行检查；⑤调试前检查爆破作业是否完备，保证操作顺利；⑥喷水装置碰到的表面或底座必须清洗，以提高喷水装置与表面的粘度；⑦在进行大量爆破作业之前，岩石上暴露的空洞、凹坑和宽开口裂缝需要用混凝土喷涂填充；喷洒前应处理灌浆、排气、喷水、流域表面，以提高混凝土承载力，尽量减少水的影响。

2.8湿喷混凝土回弹率措施

①严格控制隧道超挖;②根据喷射机型及原材料特点优化确定适宜的配合比，混凝土的流动性、粘聚性和保水性满足规范要求的理论配合比;③严格控制施工配合比，必要时应根据实际工况及时调整掺量;④喷射混凝土所用速凝剂，使用前应按批对其匀质性、凝结时间、速凝效果进行检验;⑤喷射作业前应检查设备完好性，保证作业顺利;⑥与喷射混凝土接触的岩面或基面需吹扫干净，加强喷射混凝土与岩面的粘结能力;⑦在大面积喷射作业前应对岩面上出露的空洞、凹穴和较宽的张开裂隙进行喷射混凝土填充;⑧喷射作业前应做好渗水地段岩面的引、排、截、止工作，提高混凝土黏结力，降低渗水影响。

3湿喷机在隧道施工中的注意事项

在隧道施工中，必须对湿喷机进行养护，这样才能够延长湿喷机的使用寿命。混合料搅拌好，就要及时使用，不可以远距离运输，会造成混凝土凝固在湿喷机中。湿喷机在每次使用之后都要进行及时的清洗，以免凝固的混凝土影响湿喷机使用。湿喷机操作人员应该时时注意湿喷情况，突然产生停机故障，一定要先停电，再按震动电钮，最后再关机。防止管道出现弯曲、打折的情况，多检查管道口是否有松动，如果真的出现问题要及时采取措施。湿喷时要及时，开挖找顶之后，马上要封闭外沿，最后再出碴。除此之外还要采取措施减少粉尘，工人作业时一定要使用防护用品，以免造成身体伤害。

结束语

隧道施工中，混凝土湿喷机具有粉尘少、回弹率低、效率高、成本低等优点，湿喷混凝土施工技术的应用，有助于提高施工质量和施工效率。以隧道工程实例为背景，围绕湿喷混凝土施工技术展开分析，梳理技术要点，以期给类似工程提供参考。

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作者简介： 覃宁（1985-12），女，中级工程师，大学本科，材料科学与工程专业，主要从事于水泥生产，水泥、钢筋、水泥混凝土等检测及公路施工方面的研究。