论隧道锚喷混凝土的质量要求

韩志强

（山西远方路桥集团总公司，山西 大同 037005）

论隧道锚喷混凝土的质量要求

韩志强

（山西远方路桥集团总公司，山西 大同 037005）

公路隧道锚喷支护是将锚杆与喷射混凝土作为加强和利用围岩自身支撑能力的，文章结合多次隧道施工实践经验，介绍了喷射混凝土混合料、混合料配合比与水灰比、喷射混凝设备等。

隧道；锚喷；混凝土；施工技术

1 喷射混凝土混合料

根据喷射混凝土的特点，选择混合原材料时应注意下列问题。

1.1 水泥、砂、石混合料

选择水泥品种和标号，应根据喷射混凝土支护的要求，掺入速凝剂后，凝结快、保水性能好、早起强度发展快、收缩较小。应该优先用普通硅酸盐水泥。水泥标号不低于40#，应使用新鲜的水泥，过期或受潮、结块的水泥不宜使用，使用前进行强度复查试验。

应采用硬质干净的中砂或粗中混合砂。喷射混凝土不宜采用细砂，它除了增加混凝土收缩、降低混凝土的强度外，喷射过程中还产生大量粉尘，影响操作和人员健康。砂子含水率宜控制在5%～7%（按重量计）。含水量过低，混合料在管路中容易发生离析，使喷射混凝土黏结性降低，回弹量大，出料不匀，粉尘大；含水率过高，混合料在喷射机内易积料，灰浆黏结在出料弯管处，容易引起阀门漏风，弯道处阻力增大，并造成堵管。

喷射混凝土应采用坚硬、耐久的碎石或卵石，粒径不大于20 mm，使用前应筛洗卵石较好、利于管道输送、对管路磨损较小的。碎石能够减少回弹，提高混凝土的密实性，但对管路磨损较大，而且容易堵管。石子粒径级配可参照表1使用。

表1 喷射混凝土用石子的颗粒级配

1.2 速凝剂

喷射混凝土混合料中掺入速凝剂，能使喷射混凝土快凝、速硬，防止喷层坍落，提高喷射混凝土在潮湿岩面上使用的适应性，增大一次喷射厚度和缩短喷射层之间的喷射间隙时间。

速凝剂有固体和液体两种，目前我国主要使用固体速凝剂。使用前应做速凝效果试验，并选择最佳掺量。一般要求初凝不大于5 min，终凝不大于10 min，运输和存放应保持干燥。

速凝剂对水泥速凝效果的影响因素主要是水泥品种、速凝剂掺量、水灰比和施工温度。

当红星一型速凝剂掺量为水泥重量的2.5%～4%时，对普通硅酸盐水泥凝结较快，一般1～3 min初凝，2～10 min终凝。对矿渣水泥效果较差，当掺量为水泥重量的4%时，终凝在10 min以上。普通硅酸盐水泥最佳掺量一般占水泥重量的3%左右。实际使用时拱部喷射混凝土的凝结硬化过程，但遇着龄期的增长，速凝剂也阻止了水在水泥中的均匀扩散，使部分水泥被包围在已经凝结的水泥中，硬化后形成气孔，另一部分水泥却因得不到充足的水分而使水化受制，收缩率也加大。当速凝剂掺量为2%～4%时，喷射混凝土的28天强度将降低30%～40%。水灰比愈大，速凝效果愈差。

施工温度愈高，速凝效果愈好。当施工温度低于+5°C时，即使加入速凝剂，喷射混凝土的成形也比较困难。

2 喷射混凝土的配合比与水灰比

选择喷射混凝土配合比，应通过试验确定。应满足混凝土强度和其他物理力学性能的要求和喷塑工艺的要求。

为减少回弹量，一般含砂率要在45%～60%，含砂率提高后，集料总面积就增大，就要求用更多的水泥来包裹集料的表面，以满足喷射混凝土强度的要求；水泥用量愈大，又势必增加喷射混凝土的收缩、开裂和费用。一般较佳的含砂率是50%～55%；水泥用量375～400 kg，不宜超过450 kg；胶骨比1∶4～1∶5；砂石比一般以砂子含量不少于石子含量且二者的用量相差不大为宜。

通过工程实践，喷射混凝土配合比的选用表2所列配合比比较合适。

表2 喷射混凝土配合比

水灰比太小，不仅产生料束分散、回弹量多、粉尘大，而且喷层上还会出现干斑、砂窝等现象，影响混凝土的密实性。水灰比太大，就会影响混凝土的强度、速凝效果，造成喷层流淌、滑移、坍落。经验表明，水灰比以0.4～0.5为好。

如改用液态速凝剂并掺如钢纤维等填料，对提高喷射混凝土的强度和减小回弹方面均有显著效果。

3 喷射混凝土设备

喷射混凝土的机具设备主要有混凝土喷射机、上料机、喷射混凝土机械手等，关键的是混凝土喷射机。目前，国内主要采用干法喷射机，其使用的混合料水灰比在0.1左右，按其构造特点和使用以下作简略的介绍。

3.1 旋子式喷射机

PH-30型喷射机由电机及传动机构、喂料机构、旋转体、输料管、喷头及走行机构组成。旋转体是主要工作部件，由并列成圆环形的8个圆形料筒构成。其上方为喂料机构，中间有一进风口，下方为出料口，两个口在竖向行对应。旋转体以10/左右的速度旋转，混合料靠自重下落，逐个喂入料筒，当其转过180°与进风口及出料口对齐时，混合料即被压缩空气出去。不断重复，实现连续喷射。在旋转体的上、下方均装置有密封胶版，是易磨损件。

这种喷射机使用脉动小、机体小、清扫简单、操作方便、粉尘中等、使用普遍。

3.2 旋转式喷射机

LHP-701型喷射机由开敞式料斗直接上料，经旋转推进器推进至前椎体管，在中心轴风管送入一定压力的气流，将混合料带出，通过输料胶管，在喷咀处与高压水混合成混凝土状，喷于岩面上。

这种形式的喷射机主要优点是高压风与混合料推进方向一致，避免管路堵塞，但螺栓推进器的叶片磨损较快。

上述混凝土喷射机的混凝土混合料所需要的水，绝大部分是在喷咀处加入的，这些喷射混凝土机的主要缺点是混合料与水的混合时间较短，当混凝土从喷咀处喷出时，容易产生干料与水分离的现象，故水泥水化作用不充分；而且加水量完全靠操纵者凭经验来掌握，水灰比不易控制，粉尘大，回弹物多，质量难以保证。

若改用湿法喷射机，在降低回弹量、粉尘、保证质量方面会取得较好的效果，如采用机械手，有助于改善喷射作业条件和减轻喷射手的劳动强度，提高喷射质量。

Spurts the Concretes by the Tunnel Anchor the Quality Requirement

Han Zhiqiang

The highwaytunnel anchor spurts the supports and protections is strengthens the anchor rod and the shotcrete achievement with the use adjacent formation own support ability，this article unifies the multiple tunnel construction experience，introduced shotcrete blend，the blend mixture ratioand the water ratio，the sprayingcoagulation equipment.

tunnel；the anchor spurts；concretes；construction technique

U455.48+1

A

1000-8136(2011)05-0035-02

韩志强，男，1969年12月24日出生，山西阳高县人，1995年11月毕业于西安公路交通大学道桥专业，2005年6月毕业于长安大学土木工程专业，工程师。