微硅粉在隧道喷射砼施工中的应用

赵爱辉　董利云

【摘 要】 目前喷射砼在隧道施工中广泛使用，但施工中回弹率普遍较高，不但原材料浪费严重，施工效率降低，而且過大的回弹率使施工现场空气中粉尘含量过高，严重威胁到施工人员的职业健康安全。本文结合晋豫鲁铁路大通道项目太岳山隧道施工，利用PDCA循环原理，浅谈微硅粉在喷射砼中的应用，从而降低回弹率，提高施工效率，提高经济效益，保障职业健康安全。

【关键词】 PDCA循环 喷射砼 回弹率 微硅粉

1、工程概况

ZNTJ-9标太岳山隧道位于山西省临汾市安泽县和古县境内，设计为单洞双线大断面结构，起止里程为DK392+930—DK409+124，全长16194m；隧道最大埋深约300m，最小埋深约5米，属于长大隧道，除进出口外，另设4座斜井作为辅助坑道。全隧道均采用复合式衬砌，即初期支护和二次衬砌组成，对于Ⅳ、Ⅴ级围岩的初期支护由带8字结的格栅拱架（或工字钢钢架）、钢筋网片、径向锚杆、喷射砼组成，对于Ⅲ级围岩的初期支护采用钢筋网片、径向锚杆和喷射砼组成。

2、PDCA循环

PDCA循环又叫戴明环，是美国质量管理专家戴明博士首先提出的，它是全面质量管理所应遵循的科学程序。全面质量管理活动的全部过程，就是质量计划的制订和组织实现的过程，这个过程就是按照PDCA循环，不停顿地周而复始地运转的。

PDCA是英语单词plan（计划）、do（实施）、check（检查）和action（处理）的第一个字母，P是计划，D是实施，C是检查，A是处理。

第一阶段是计划，包括方针、目标、活动计划、管理项目等。

第二阶段是实施，即按照计划的要求去干。

第三阶段是检查，检查是否按规定的要求去干，哪些干对了，哪些没有干对，哪些有效果，哪些没有效果，并找出异常情况的原因。

第四阶段是处理，就是说，要把成功的经验肯定下来，变成标准，以后就按这个标准去做。失败的教训也要加以总结，使它成为标准，防止以后再发生。没有解决的遗留问题反映到下一个循环中去。

2.1 计划阶段（P）

a、现状（图1）

b、原因分析

材料浪费大，空气中粉尘含量高，喷射时间长，对施工人员健康照成极大伤害。影响喷射砼回弹量的原因进行分析，经整理后见（图2）：

c、制定对策（图3）

2.2 实施阶段（D）

a、提高思想意识

（1）提高思想意识，加强责任心

进一步强调职业健康卫生，以改善隧道掌子面施工环境，保护作业人员身体健康和增强自我保护意识为目的；以加快工序循环，减少喷射砼材料浪费，确保按照建设单位要求的工期内顺利完工为目的，系统的分析，采取光面爆破，降低炸药用量，尽量控制拱部水平围岩超挖，从而减小喷射砼厚度，节约材料用量，节约喷砼时间，达到加快工序循环，提高经济效益的目的。

（2）明确目标，加大奖罚力度

开展太岳山隧道劳动竞赛，让作业工人有明确的目标，并设定目标达到后的奖励措施。项目部的技术人员和质检人员应严格把关，所有考核应以安全质量和进度为中心。对在规定的工序循环时间内完成作业的班组进行奖励，对不按项目部技术要求作业且质量控制差的班组进行教育或处罚。

b、教育与培训，下达作业指导书

由项目部建立学习交流机制，对施工的具体的操作人员进行培训考核，对施工队要不断的进行技术指导和帮助，加强交流并及时反馈改进情况。具体需要改进的方面有：原材料的控制，微硅粉的使用，工艺参数的选择，施工操作的规范化与熟练程度。由工程部和试验室对各项控制数据、施工工艺和具体施工对策进行作业指导，下达作业指导书。

（1）原材料的控制

为加快喷射砼速度，减少回弹，改善作业环境，原材料的选择原则为既能满足工程要求，又能符合经济效益，具体要求为：

水泥型号的选用：普通硅酸盐P·O 42.5。

粗集料的选用：碎石 5～10mm，含泥量小于1%、泥块含量小于0.2%、针片状小于10%，且颗粒均匀。

细集料的选用：细度模数宜在Mx=2.5～2.8之间，含泥量小于3%、泥块含量小于0.5%的洁净河砂为宜。

速凝剂的选用：选用初凝时间小于5分钟、终凝时间小于10分钟，掺量控制在2%～4%之间为宜。

新型材料微硅粉的掺加：微硅粉掺量为胶凝材料（水泥）用量的10%—13%。

1）通过使用硅灰，可使喷射混凝土的性能和生产技术获得以下提高：

2）在干拌的喷射混凝土中减少了回弹量，可使顶面和垂直面上的回弹料减少50%左右，从而提高了材料的经济效益。

3）不用速凝剂即可提高顶面和垂直面的单层喷射厚度，从而提高了生产效率。

4）喷射混凝土的早期和后期的抗弯和抗压强度均有所提高。

5）对氯化物、硝酸盐、硫酸盐、酸和碱-骨料反应的化学侵蚀均增强了抵抗能力。

6）可以有效减少空气中粉尘含量，作业环境大大改善。

喷射砼混合料随伴随用，严禁把回弹料重新作为喷射砼使用。

（2）工艺参数的选择与确定

首先查阅有关技术资料，熟悉工艺流程，见（图4）：

喷射砼作业时，喷头应垂直岩面，喷头局岩面距离0.6m-1.2m，喷射时，喷头做螺旋形运动，喷射机工作压力控制在0.1-0.15MPa。

喷射作业分段、分片依次进行，喷射顺序由下至上，每次作业区段长度不超过6m。

一次喷射厚度根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度为40mm—60mm，复喷一次喷射厚度拱部不大于100mm、边墙不大于150mm。初喷着重填平补齐，将小的凹坑填圆顺。

2.3 检查阶段（C）

针对可能影响喷射砼回弹的因素采取对应的改进措施通过对改进后的回弹量做抽样检查，并对所采集的回弹数据进行统计分析，大部分数据点在目标范围内变化，只有个别数据超出，但只是偶然因素，喷射砼施工过程没有异常情况，达到了我们预定的目标。

2.4 总结阶段（A）

经过相关人员的共同努力，我们从影响喷射砼回弹率的关键因素入手，不断的探讨、现场试验，逐一进行解决，确定了喷砼施工的参数的范围，达到了预期的效果，通过PDCA循环我们有以下几点收获：

a、隧道拱部未掺加微硅粉的喷射混凝土回弹率为42.7%，掺入微硅粉后可减少到21.4%。隧道边墙未掺加微硅粉的喷射混凝土回弹率为45.5%，掺入微硅粉后可降低到22.8%。微硅粉的使用，大大减少了喷射砼回弹率，大大节约了材料创造了十分可观的经济效益。

b、微硅粉的使用，一次喷射单层厚度大大增加，有效提高了工作效率，加快了施工进度，保证了晋豫鲁铁路大通道的如期开通，有很大的社会效益。

c、微硅粉的使用，使混合料更均匀，有效降低了空气中粉尘的含量，大大改善了隧道作业环境，保证了作业人员的职业健康安全。

d、微硅粉的使用，提高了喷射混凝土的抗压和抗弯强度，可以有效抵抗软弱围岩的变形和沉降，确保了隧道施工安全。

e、现场具体的操作人员的质量意识、技术水平和熟练程度都在很大的程度上决定着施工质量。通过一系列的培训教育、引导和对话交流，大大提高了施工人员的基本素质、技能和积极性，改善了管理人员和施工人员之间的关系，这对于一个企业的发展是十分重要的。

3、结束语

工艺的改进是一个长期的过程，积极寻求更合理、更经济、更快速的施工工艺，积极探索新型建筑材料，通过运用PDCA循环成功达到降低喷射砼回弹，改善隧道内作业环境，加快工序循环，从而创造出更好的经济效益。

参考文献

[1] 《戴明论质量管理》【美】W-爱德华兹-戴明 海南出版社，2003.7