湿喷混凝土技术在高铁隧道施工中的应用

湿喷混凝土技术在高铁隧道施工中的应用

 杜晓壮

 中铁上海工程局集团有限公司第一机械化分公司 江苏省南京市 211100

摘要：湿喷混凝土施工技术基于施工效率高、施工质量佳及可有效节约成本等优势，在高铁隧道施工中被大范围使用。在高铁隧道施工过程中，只有重点关注湿喷混凝土技术的实施方法和与其对应的作用，才能在实施过程中达到其最佳的效果。本文对高铁隧道施工过程中湿喷混凝土施工技术进行探析，为今后相关的工程项目提供借鉴。

关键词：湿喷混凝土技术；高铁隧道；施工

1 湿喷混凝土施工技术概述

1.1 湿喷混凝土施工技术特点

湿喷混凝土施工技术是按照科学的比例，将水泥、石、砂以及一些外加剂混合，搅拌均匀制成混凝土，接着使用压缩后的空气或者泵，将其运输到结构物或者岩石表面，从而达到加固结构或岩石的目的。湿喷混凝土与传统浇筑混凝土相比，在整体性控制和密实度方面与常规振捣密实原理有着比较大的不同，湿喷混凝土是依靠高速射流密实，它密实的整体程度和射流的过程有着很大关联。

1.2 湿喷混凝土的运用

高效合理使用湿喷混凝土施工技术，可以提高施工表面结构的稳定性和强度，进而使隧道的安全性和稳固性得到最大程度的强化。此项施工技术对于大面积以及牢固支护围岩非常适用。在混凝土喷射过程中，汇聚成的应力承载环提供了坚实保障，使隧道内的围岩应力稳定释放，能够避免隧道内壁坍塌掉落的风险发生。其可以有效防范围岩的风化，可对隧道的内壁凹陷填补起到促进作用，极大提升隧道围岩的稳固性。

2 喷射混凝土配合及原材料选择

2.1 科学确定喷射混凝土的配合比

在高铁项目的隧道作业过程中，确保湿喷混凝土符合施工要求，一是需要隧道具备可喷条件；二是需要隧道强度达到湿喷要求；三是要求隧道具有较强的耐久性和防渗性，粉尘较少。满足上述三点要求后，在喷射混凝土前，要科学合理的对水泥、速凝剂、碎石、沙以及清水进行配比，只有配比科学合理，才能最大程度发挥湿喷混凝土对工程质量的重大作用。

2.2 合理选择原材料

合理选择原材料要符合以下点要求：一是沙子应当选择硬度较高的品种，以干净的粗河沙为最优，大部分应当为细度模数为3的沙子。二是碎石的大小要根据输料管的尺寸确定，通常情况下，碎石的尺寸不宜超过输料管1/4直径，且要求具有较高硬度、较好耐性。三是水泥应当选择凝结速度快、凝结后硬度高的品类。目前大多数项目中，普遍使用硅酸盐水泥。在湿喷混凝土作业中，水泥温度控制是重中之重，一般水泥的温度不宜超过30℃。水泥的储存运输过程中，务必要做好防潮工作，这也是水泥质量合格的前提。在实际作业中，水泥尽量不要超过生产日期15天。四是选择适合项目的速凝剂，可以起到事半功倍的效果。另外，在混凝土中加入适量的减水剂，也能一定程度提升混凝土的渗透性和透水性，提高工程质量。

3 高铁隧道施工中湿喷混凝土施工技术要点

3.1 准备工作

做好湿喷混凝土施工前准备工作，是达到预期施工效果的前提。首先，需要依据实施现场的具体情况进行准备工作，如风压系统是否达到施工要求的稳定度，电源是否能正常供电，施工技术人员是否到达各自位置等。其次，在开工之前，需让设备空转数个周期，保证进料口安装稳固。再次，需要对围岩尺寸进行准确测量，确保隧道洞外壁光滑度符合标准，同时需要第一时间补凿欠挖区域，并及时清除浮石。接着，使用高压水枪清理待喷区的杂质异物。最后，认真检查隧道壁面是否有渗漏水的情况，如果发现渗漏水，应当立即采取防水保护措施。对于相对干燥的喷射区域，在喷射前需喷洒适量水分，保证一定程度的湿度，以增强岩面的黏结力。

3.2 供风

供风是湿喷混凝土在施工过程中极为重要的环节，主要是使用空压机对空气进行压缩，并将其储存进气罐里。压缩的空气顺着风管流入混凝土喷射机内，为喷射机提供了连续的动能，得以保证喷射机里的混凝土可以连续喷射到机器的喷头。之后混凝土得以极高的速度，喷射到对应的待喷区域。在喷射时喷射的速度极快，水泥和骨料受到较强的冲击并不断压实，进而形成符合标准的混凝土。

3.3 混合料制备

混合料的制备质量与最终的施工质量息息相关，在混合土拌和过程中，要求按规定的顺序拌和材料。优先选用强度等级不低于32.5级的普通硅盐酸水泥。粗骨料则优选质地坚硬且粒径小于15mm的碎石，骨料级配需为连续级配。细骨料为耐久性优异且十分坚硬的中粗砂，模数不得低于2.5。砂率需要在45%～55%范围内。

3.4 湿喷作业

根据以往施工过的高铁隧道项目中湿喷混凝土作业经验可以发现，混凝土与表面湿润且干净的岩面粘接的紧密型最好。因此，在喷射混凝土作业前，应使用高压水枪清洗隧道表面，使岩石表面湿度和洁净度达到作业要求。对岩石表面清理完毕后，即可开始混凝土喷射作业，顺序为自隧道底部向上喷射，以有效防止回填料在喷射过程中将清洁后的岩面污染。

3.5 养护作业

完成喷射作业后，混凝土需要进行自然整平，以提高整体结构的持久性和强度。如对其振动整平，可能会影响钢筋和混凝土间的衔接，使混凝土内形成裂缝，降低其结构耐久性和强度。自然整平的混凝土外表面比较粗糙，不适合二次施工，因此需要在混凝土完成初凝后，使用刮刀去除多余的混凝土，最后通过抹灰完成混凝土的整平工作。

通常湿喷混凝土的外表面略粗糙，有效养护是不可或缺的环节，有效养护可使水泥水化充分，避免因混凝土收缩异常形成裂缝。通常养护时间不可低于10天，养护环境温度应控制在0℃以上，避免混凝土因温度低凝结后融化出现大面积脱落。

4 湿喷混凝土质量控制

高铁隧道施工过程中，湿喷混凝土的质量与项目整体质量息息相关，为此需要做好细节工作，对需要特别注意的方面采取针对性措施：

4.1 喷头的调整

在混凝土喷射过程中，应当根据施工实际情况实时调整和移动喷头。应交叉运用竖条和横条，确保喷头离开时混凝土喷射到需要的厚度，然后再慢慢将喷射面积扩大。另外，喷射顺序要自下而上，如喷射过程中遇到喷射后的混凝土凹凸不平，要把不平区域喷射平整后方能调整喷头。喷射的长度单次应在3～4m范围内，以使喷射后的混凝土表面较为光滑。

4.2 回弹量控制

在高铁隧道施工过程中，回弹量的控制是整个施工过程中至关重要的一环，喷射混凝土的回弹量控制直接影响着整个工程的最终质量水平。回弹是指混凝土喷射面与钢筋、岩面等坚硬物质互相碰撞、摩擦等，从喷射表面掉落的拌合物。回弹量取决于许多因素，包括空气压力、喷射位置等，也会受水泥水灰比、用量等影响。

4.3 喷射角度和距离控制

在喷射作业进行中，技术人员需要垂直主喷面，使手喷面垂线和料束的夹角保持在0～15°内，以避免因作业时喷射角度太大，导致喷射面不平整。喷射面不平整会增大回弹量，减弱混凝土的喷射强度。如果角度过小，会导致混凝土的物料在受喷区域滚动，形成波状盆面并增加回弹量。喷射的距离是由最高强度和最小回弹量决定的，喷射距离一般控制在0.6～1.2m范围内，喷嘴部位的空气压力控制在0.3～0.5MPa。

5 结语

湿喷混凝土施工技术是按照科学的比例，将水泥、石、砂以及一些外加剂混合，搅拌均匀制成混凝土，接着使用压缩后的空气或者泵，将其运输到结构物或者岩石表面，从而达到加固结构或岩石的目的。在我国高铁隧道建设中大范围应用湿喷混凝土，不但有助于缩短工期，同时有助于提高工程质量。本文分析了高铁隧道施工过程中湿喷混凝土施工技术运用，梳理了具体技术手段的运用，希望为我国高铁隧道施工提供有价值的参考。

参考文献

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[2] 刘何.湿喷混凝土在高铁隧道施工中的应用[J].四川水泥,2016(7):45.

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