分水镇隧道干粉速凝剂施行湿喷混凝土的试验①

尹大祥

摘 要：分水镇隧道工程，通过风压把干粉速凝剂送到喷嘴处进行湿喷，降低了施工费用，提高了经济效益。通过工程概述、初期支护方式、原材料主要质量指标及其检测结果、混凝土配合比设计、配合比喷射混凝土的与现场实际应用对比指标、成本分析等几个方面对分水镇隧道干粉速凝剂施行湿喷混凝土的试验进行了详细阐述。该文在结合工程实际的情况下，确定了配合比，为今后大规模使用干粉速凝剂取代液体速凝剂提供参考。

关键词：干粉速凝剂 湿喷混凝土 配合比 试验

中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（b）-0092-03

喷射混凝土工艺常见为干喷（包括潮喷和半湿喷）、湿喷两大类。干喷：先将混凝土（砂石、水泥，包括粉状速凝剂）在现场干拌均匀，然后装入干噴机，依靠气力（压缩空气）将干混料通过胶管送到喷管，喷管上接有水管，干混料与水在喷管内混合，然后从喷嘴喷出，依靠喷射压力，混凝土粘接到岩石或其他材料表面，迅速凝结和硬化。湿喷：除不加速凝剂外，混凝土预先在搅拌站配制生产，然后用混凝土罐车运送到施工现场，装入湿喷机，将湿拌混凝土通过胶管送到喷管，喷管上接有水管，可通入液体速凝剂，湿拌混凝土与速凝剂在喷管内混合，然后从喷嘴喷出。湿喷：是目前强行使用的喷射混凝土工艺。用干粉速凝剂进行湿喷，目前暂无先例。是一种新式的喷射混凝土工艺，文中湿喷混凝土所用干粉速凝剂是采用一种增压型粉状速凝剂添加装置，直接把干粉速凝剂用流量与风压加入喷头进行的一种新式的喷射混凝土工艺（图1）。

1 工程概述

分水镇隧道位于重庆市万州区孙家镇和分水镇境内，起讫里程为D1K209+713～D1K218+880，全长9167m，隧道最大埋深550m，本标段范围隧道进口工区和斜井工区，起讫里程为D1K209+713～D1K214+398。隧道长，喷射混凝土量大，共计32890m3。

2 初期支护方式

喷射砼采用湿喷法施工，采用机械喷射手和小型湿喷机施工，设计强度C25，与围岩粉结力，围岩Ⅲ级不低于0.8MPa，Ⅳ、Ⅴ级围岩不低于0.5MPa，设计喷混厚度围岩Ⅲ级为13cm，Ⅳ、Ⅴ级围岩不低于25 cm。

3 原材料主要质量指标及其检测结果

按照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）和设计文件的有关要求，结合该地区实际情况，本试验中主要采用的胶结料为重庆万州西南水泥有限公司科华P·O42.5普通硅酸盐水泥。万州秦皇砂石厂，机制砂。万州秦皇砂石厂，5～10mm碎石。山西铁力聚羧酸系统高性能减水剂（TL-A/缓凝型）山西铁力TL-S2液体速凝剂，速凝剂掺量：5.0%。成都市万基建材有限公司（隧吉安牌）干粉速凝剂。

3.1 水泥

本次湿喷对比试验采用重庆万州西南水泥有限公司科华P·O42.5普通硅酸盐水泥。，其物理性能质量指标满足GB175-2007标准要求，3d强度富余系数一般不低于27%，28d强度富余系数一般为25%（抗折）和6%（抗压）。

3.2 骨料

3.3 外加剂

3.3.1 液体速凝剂、干粉速凝剂

与重庆万州西南水泥有限公司科华P·O 42.5普通硅酸盐水泥水泥与其进行相融性试验，其检测结果见表3。

速凝剂相融性试验液体掺量（5.0%）， 干粉掺量（3.5%）

从检测结果来看，所检项目能够满足《喷射混凝土用速凝剂》（JC477-2005）标准。

3.3.2减水剂

湿喷混凝土配合比采用山西铁力聚羧酸系统高性能减水剂，其检测结果符合《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010标准要求，见表4。

3.4 拌和用水

经检验符合《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010混凝土拌合用水技术要求。

4 混凝土配合比设计

4.1 配合比方案设计

针对施工技术规范《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010和《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）的规定，要求设计的湿喷混凝土强度级别为C25MPa，水胶比不宜大于0.50，坍落度宜控制在80～160mm，凝结时间快，早期强度高等。对分水镇隧道初期支护进行了液体速凝剂、干粉速凝剂两种湿法喷射混凝土配合比设计试验，根据施工水平和规范要求，选定标准差为5.0MPa，配制强度计算如下： Fcu，O=25+1.645×5=33.2MPa采用质量法设计，假定密度：2340kg/m3。选定的实际配合比见表5、表6。

4.2 力学性能性能试验结果（见表7）

4.3 理论配合比确定

根据上述试验结果，在满足设计和施工要求的条件下，确定1号4号配合比为选定的理论配合比，配合比如下：

1号配合比：水泥∶砂∶石∶水∶外加剂∶速凝剂（液体）=486∶756∶888∶180∶5.35∶

24.3

4号配合比：水泥∶砂∶石∶水∶外加剂∶速凝剂（粉剂）=486∶756∶888∶180∶5.35∶17.0

5 配合比喷射混凝土的与现场实际应用对比指标

（1）对室内的提出的喷射混凝土进行现场试验，根据渝黔安函[2014]483号关于进一步加强隧道砼质量控制的通知、关于做好隧道路基专项整改周报报送的通知和渝黔综函（2014）508号文件，明确隧道喷射混凝土钻芯取样的操作规程、操作要点及相应的工艺标准，验证隧道喷射混凝土是否有空洞喷射混凝土强度是否达标。对喷射混凝土加大初支喷射混凝土试验检测频率。施工单位每一作业循环或每工班制作喷射混凝土大板试件（拱部和边墙各留置一组）、每20m进行一次钻芯取样检测强度。分别在分水镇隧道初期支护液体速凝剂、干粉速凝剂两种湿法喷射混凝土进行对其强度和岩石粘结强度进行了试验，其结果见表8。

（2）回弹率与粉尘情况：通过现场对各配比混凝土进行回弹量收集称量，分别对拱顶和边墙进行统计，结果两种配比的混凝土都表现出很好的回弹指标，用液体速凝剂湿喷综合回弹在21%，尤其干粉速凝剂湿喷混凝土回弹更是降到15.3%，喷射工效提高。在现代地下施工中，粉尘已成为恶化洞内环境的重要因素，不容忽视。在隧道内发生粉尘的作业有：钻孔和爆破作业、机械开挖作业、喷混凝土作业、装碴运碴作业等。直接把干粉速凝剂用风压加入喷头进行湿喷混凝土作业、其结果与液体一样，因干粉速凝剂直接与湿拌混凝土接触，没出现干粉速凝剂粉尘四处吹起现象。改善洞内的作业环境，确保安全和提高作业效率。

（3）施工及试验结论：通过对以上各配比混凝土的室内试验和现场施工取得的科学数据，同一个配合比湿喷混凝土，在搅拌、泵送工艺均相同。且速凝剂添加均在喷咀处，只是速凝剂为粉剂与液体，其强度粉剂略高于液体，在隧道长洞内施工环境差，在施工时减少粉尘量，减少回弹上，采用干粉速凝剂进行湿喷，此方法能达到用液体速凝剂进行湿喷效果。