岭头亭隧道湿喷混凝土施工科技推广应用

邓道来

（中铁二局京福项目经理部 350100）

0 前言

经济的高速发展，带来了社会基础设施建设的快速发展。伴随着“十二五”计划的实施，我们国家的基础设施建设将会迎来一个新的发展契机。尤其是在高速铁路的建设方面，国家会加大力度进行投资和建设，对高速铁路的质量提出了新的要求，同时对高速铁路施工技术提出了巨大的挑战。在岭头亭隧道湿喷混凝土施工中，湿喷混凝土施工工艺取得了较好的成果。

1 工程概况

岭头亭隧道是京福铁路客运专线上的隧道工程之一，位于福建省闽清县境内，全长4.11公里，隧道围岩为凝灰岩，以Ⅱ级、Ⅲ级围岩居多。初期支护中均采用有C25湿喷混凝土形式，其中Ⅱ级围岩喷射混凝土厚度5厘米、Ⅲ级围岩喷射混凝土厚度15厘米、Ⅵ级围岩喷射混凝土厚度25厘米、Ⅴ级围岩喷射混凝土厚度28厘米，其中Ⅵ级围岩、Ⅴ级围岩段拱墙采用C30纤维混凝土。

2 湿喷混凝土在工程中的应用

2.1 原材料选择

水泥：由业主组织招标的福建“金牛”牌425号普通硅酸盐水泥生产厂家提供。并附带水泥质量检验单，使用时观察水泥是否受潮，库存水泥量要能满足7～10天的施工。砂：业主组织招标的永丰砂场提供，细骨料采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数2.5。碎石：选用粒径5～20mm的机碎石，骨料级配为连续级配。外加剂由四川省安岳县吉盛化工有限公司生产的液体速凝剂和厦门宏发先科化工建材有限公司HPCA-600泵送剂，速凝剂促使混凝土迅速凝结，减少回弹量，泵送剂起减水作用。水：自来水均可用来拌制砼，施工前对水质进行送样检测，各项指标要符合规范要求。

2.2 配合比确定

喷射混凝土设计等级为C25的砼，根据设计相求对湿喷混凝土施工工艺进行优化，必须考虑混凝土和围岩的粘接力。试验室对配合比认真筛选，进行现场喷射砼试验。经过多次试验分析比较，确定配合比如下：水泥：砂：碎石：水=1.00：1.96：2.21：0.47。外加剂掺量分别为：速凝剂4.5%、泵送剂0.8%、每立方米水泥用量420kg。施工中要根据砂的含水率的大小，调整施工配合比。

3 施工机械

3.1 搅拌站情况简述

岭头亭隧道拌合站选用两台双卧轴JS750L强制式搅拌机。在混凝土施工前，要对搅拌机进行全方位、立体式的检查，确保各部分工作正常运行，可以有效防止在工作途中因机器原因，出现意外情况而影响施工质量。电子自动计量，保证配料误差不超过规范允许误差，定期对搅拌机检修保养，是确保搅拌机工作得以顺利进行的必要保证。搅拌工作进行的时长控制可以很好的调节配料的拌合程度，因为混凝土既不能过度拌合也不能拌合程度不够，所以在具体的工作过程中要进行规范的控制，一般情况下生产率规定为50M3/h。

3.2 混凝土运输设备的相关讲解

为了保证混凝土在工程使用中符合相关规定，就要在混凝土的运输过程中多加注意。混凝土运输罐选择的容纳量为6M3，罐体具有正转和反转功能，其中正功能是为了防治混凝土在运输途中过早的凝结，反转功能则负责卸料，在正转和反转的功能下，实现了高质量、低消耗、更环保的运输混凝土。

3.3 混凝土喷射设备

岭头亭隧道选择的混凝土喷射设备是成都“岩峰”牌湿法喷射机，该机器自带流量泵和仪表能够明确的告诉操作人员速凝剂的具体使用情况，便于施工和补充配料。该机器标准的出料能力是6M3/h。具体的混凝土喷射操作过程是操作人员在混凝土到达混喷机的喷口处时，及时的添加速凝剂和高压风将混凝土喷射到岩石表面上。

4 隧道湿喷混凝土湿喷工艺

4.1 湿喷混凝土施工工艺

4.1.1 混凝土拌制运输

混凝土在具体进行拌合操作时有规定的投放顺序，砂子是最先投进搅拌机的配料，接下来是碎石的添加，然后再添加水泥和水，水是要在水泥投放之后才能加入水搅拌均匀。加入HPCA-600型泵送剂后需要搅拌2分钟到4分钟之间，有严格的时间规定是因为，2分钟以内的搅拌时间不能将泵送剂在混凝土中很好的搅拌均匀，4分钟以上则会破坏泵送剂的性能，所以，无论是时间过长或者过短都会生产出不合格的混凝土，最终对工程整体质量造成不良影响和安全隐患。

4.1.2 混凝土喷射工艺

在混凝土喷射工作进行前，需要将岩石表面用水和高压风清理干净。清理时要先从隧道的顶部开始，然后从上到下依次清理，直至到达隧道侧壁的最底部，这样清洁工作是为了让岩石表面和混凝土紧密粘结，提高工程的质量。在喷射时要从下而上的依次喷射，选择这种和清洁顺序完全相反的喷射方式，是为了保证喷射时的回弹料不会对清洁干净的岩石造成污染，避免影响整体的喷射质量。喷嘴到岩石表面的距离始终保持在一米，距离不会对喷射质量造成影响，能影响喷射质量的是风压、速凝剂用量和喷射角度三个主要因素。风压的大小要在实际的工作过程中灵活操作，速凝剂的用量标准为喷射拱顶的用量略高于侧壁的用量，喷射嘴的最佳喷射角度为和目标岩面成90度直角，从而保证混凝土喷射后有可靠的密实效果。根据施工经验，第一次喷射混凝土5～6cm厚度，一定的时间间隔再进行二次喷射混凝土至设计厚度。

4.1.3 在特殊情况中的混凝土喷射操作

并不是所有的工程都是“一般情况”，工程中经常会出现一些特殊情况。例如设置钢拱架的地方有岩石破碎现象，做好喷射混凝土工作就变得特别重要。在实际的喷射时要从填充拱架、岩石之间的空隙和岩石裂缝开始，喷射头从拱架向拱顶处前进，对于钢拱架的两侧必须进行重点的喷射，一定要将钢拱架用混凝土密实到位，使其和混凝土形成一个完整的整体，增加受力能力。在喷射过程中难免会出现混凝土脱落现象，在混凝土脱落后一般要等待10到15分钟，因为“掉和补”的时间间隔过短，会导致大面积的混凝土剥落，给工程造成很大损失和安全隐患。

4.2 湿喷工艺

4.2.1 湿喷工艺过程中的细节部分

混凝土喷射之前要先将有掉落迹象的岩石清理干净，然后才是岩石表面的清理工作。每次喷射砼前都让高压风空吹上几分钟，清洁以往作业时留在机器中的残留物。在实际的喷射过程中，湿喷机操作人员要根据具体的喷射情况来调节喷出风量，在喷侧壁和喷拱顶时的风量都有不同要求见图1。喷射手在具体的操作过程中，要根据风压和喷料的扩散程度灵活的调整喷嘴和目标岩石表面的距离。例如喷射角度过大，会产生高低不平的波形喷面，并增加混凝土的回弹量，造成污染的同时也会浪费材料，增加工程成本。当喷射混凝土进行到了盲管区域，该区域的喷射必须进行正面喷射，这种喷射方式能够保证盲管的背面形成透水缝隙。为了降低喷射清洁面的污染问题。喷射顺序要从侧面的底部渐渐喷射到拱顶，喷嘴在喷射过程中要有规律的做椭圆运动，以确保层层叠压、喷料之间相互照应、整体喷射过程中不出现漏喷现象。进行喷射工作时，有些地方在喷射后会出现渗水或是漏水以及小面积剥落现象，要及时的进行引排、堵漏和补喷等操作，以确保工程达到国家验收标准。

图1 机械手湿喷作业

4.2.2 选择湿喷混凝土的原因

岭头亭隧道湿喷混凝土施工工艺，是符合设计要求的。湿喷混凝土在配料进行混合时，材料的准确控制，在每个过程中都有操作人员严格把关，可以减少误差的发生，从而提高工程的质量，达到设计要求。而干喷混凝土是对干料进行操作，而水的加入是在喷头处让操作员自己控制，这种方式下的工程质量完全要依靠操作个人经验和工作习惯，工程质量难以控制。如果从环境质量方面考虑，湿喷混凝土比干喷混凝土的粉尘污染小，早期强度高，防水性能好，能够保证工程质量。

5 隧道施工的科技手段

岭头亭隧道施工遵守的基本原则就是：“爱护环境”、“内实外美”和“动态施工”。因此，在隧道施工时，科学合理的施工就显得特别重要，才能保证工程质量达到国家优质工程标准，又不会破坏生态环境。在隧道施工中，重要的工序就是洞门的施工，要根据每座隧道的地形、地质和线路位置不同，并符合设计要求，做好洞口的优化方案是特别重要的。因此，在特殊情况下，可能由于隧道开挖可能给上坡地表造成不良影响，必须加强对洞口段的安全施工。洞口段是整个隧道工程的主体工程，在施工中要注意施工安全，在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木以及山坡危石，保证了作业人员的安全。洞门两侧仰坡地层松软破碎，宜采用浆砌片石或铺种草皮防护。

6 需要解决的问题

一是要经常对湿喷机和搅拌机等其它设备的维修保养，使用时能保持正常工作状态；二是湿喷机混凝土操作中，混凝土堵管处理比较费时，应继续优化混凝土配合比，尽量减少混凝土堵管现象的发生，是持续喷射生产与减少工序循环时间的关键；三是对滴水、渗水部位的喷射混凝土的凝结时间随喷射面渗水量的大小而改进湿喷混凝土施工工艺。湿喷混凝土技术在岭头亭隧道的应用，较好地解决了干喷混凝土存在的不足。但是，喷射混凝土占用罐车时间较长，导致施工单位投入大增。湿喷混凝土速度相对其他混凝土施工速度依然较低，制约着湿喷混凝土的发展和应用。

[1]闵娟，罗发胜，曾永军.隧道湿喷混凝土配合比设计探讨[J].

[2]闵娟，罗发胜，曾永军.隧道湿喷混凝土配合比设计探讨[J].中国新技术新产品，2010

[3]周鸿，铁路隧道工程施工技术应用[J].建筑经济2011（2）

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