浅谈喷射混凝土的质量控制

索志明

（洋县卡房水库建设局 陕西 洋县 723300）

1 前言

喷射混凝土在现代工程施工边坡加固、洞室衬砌处理中越来越得到广泛的应用。它具有投资少，生产效率高，施工简单、方便，且易熟练掌握等特点，因而在现代工程设计、施工单位，喷射混凝土施工技术受到人们越来越多的青睐和应用。但是，如何保证喷射混凝土的结构强度，以及如何防止喷射混凝土喷层间产生裂缝，甚至掉皮脱落等质量问题却是施工单位一直关心的重要话题。在宁夏沙坡头北干渠延伸段隧洞工程施工过程中本人曾从事过监理工作，现就自己对该工程高边坡和地下隧洞工程喷射混凝土施工有关质量控制，从施工方法和控制要点上谈几点自己的看法。

2 工程概况

宁夏沙坡头北干渠延伸段隧洞工程隧道总长4.9km，该工程共4个标段，隧道轴线距地表13m～27m，隧洞比降为1/1000。该工程隧洞地质岩性比较复杂，其中Ⅰ、Ⅱ标以砂岩为主；Ⅲ标以砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩为主；Ⅳ标以泥质砂岩、砂质泥岩及泥岩为主。工程地下水丰富，呈盐碱性，工程使用水泥为高抗硫酸盐水泥。该工程隧洞衬砌支护分两步进行：初期支护和二次衬砌。其中，初期支护就采用了喷射混凝土加固施工技术。初期支护是在隧洞开挖成型后进行拱架支撑、网片安装，然后进行混凝土喷护，起到临时、短期固定围岩，防止围岩脱落下塌的作用。

3 喷射混凝土施工质量的控制

3.1 喷射距离的控制

混凝土的喷射距离是指喷枪喷射口与受喷面间的最佳距离。在喷射混凝土的施工过程中，喷射距离直接影响到喷射混凝土的强度质量。喷射距离太远，喷射到坡面的混合料不密实，混凝土的内部容易形成空洞，粗细骨料分离严重；喷射距离太近，喷射到坡面的混合料过于集中，粗细骨料不能充分参合均匀，且粗骨料返弹严重。因而，在施工过程中，砼喷射距离不能太近也不能太远，否则会影响混凝土的喷射效果，且距离太近，骨料返弹严重，浪费较大。只有在施工过程中，根据所使用的配料和水灰比的不同、坡面坡度等，经过多次反复地实验，以使喷射到坡面的混合料和水充分拌和均匀，达到混凝土回弹率最小和强度最高来确定喷射混凝土的最佳喷射距离。

在实际施工过程中，喷射手需沿坡面做上下或左右不停的走动，且在不同的坡面喷射手的操作角度会不相同，混凝土的喷射距离会随时发生变化。经验证明，混凝土的喷射距离一般控制在0.8m～1.2m范围内较为合适。宁夏沙坡头北干渠延伸段隧洞工程洞口边坡支护喷射距离1.0m～1.1m，洞内初期支护喷射距离1m左右。

3.2 喷射角的控制

混凝土的喷射角，即混凝土喷射方向与受喷面间的夹角。在喷射混凝土的施工过程中，混凝土的喷射角原则上要求垂直于坡面且稍微向刚喷射过的部位倾斜10°左右。由于某些部位会受脚手架或其他障碍物的影响，混凝土的喷射角也会随障碍物稍有改变，但混凝土喷射角不能超出一定的角度范围。具体而言，当混凝土的喷射线偏离坡面法线较大时，喷射出的砼混合料部分原材料就无法喷射吹打到坡面上，混合料中的粗细骨料不能很好地黏结在一起，粗骨料返弹滚落严重，混凝土回弹率增大。这样，既造成了砼混合料材料的浪费，又使砼配合比不能有效去执行，进而保证不了混凝土的喷射强度。由此看来，控制混凝土的喷射角在喷射混凝土施工中具有十分重要的作用。

在宁夏沙坡头隧洞工程施工中，洞内外及高边坡支护喷射混凝土施工的喷射角基本控制在65°～90°范围以内。实践证明，这个角度范围比较经济合理。

3.3 水灰比的控制

水灰比的大小对喷射混凝土的强度尤为重要。水灰比过大，混凝土喷料易滑移、脱落，凝结后表面容易起皱、拉毛；水灰比太小，喷料粉尘多，骨料回弹率高，混合料黏结性差，易自动脱落。由于喷射混凝土的用水量不能准确计算，往往在施工中砼用水量的大小主要由喷射手凭经验现场确定，因而喷射手的喷射经验在喷射混凝土的施工中是非常重要的。在干式喷射混凝土施工中，由于砂石料、水及水泥属于现场参合搅拌，有经验的喷射手常常凭自己的感觉，随时观察喷射到坡面的混合料与水的拌和黏结情况，根据拌和料颜色灰暗度、黏结程度随时调整喷枪供水量的大小，以便使混凝土的和易性达到目标要求，从而保证混凝土的喷射质量。通过长期喷射的经验证明，混合料的水灰比应控制在0.4～0.5之间为宜。另外，骨料在使用前8小时宜洒水使之充分湿润，以促进骨料与水泥的充分黏合，骨料含水率以5%～7%为宜。

宁夏沙坡头隧洞工程Ⅰ、Ⅱ标因以砂岩为主，且渗水量较大，施工时喷射混凝土水灰比相对较小，施工配合比强度相对较高；Ⅳ标以泥质砂岩、砂质泥岩及泥岩为主，喷射混凝土水灰比相对较大，施工配合比强度相对较低。

3.4 混凝土的喷射厚度

混凝土一次喷射厚度主要与喷射混凝土与受喷面之间的粘结力和受喷部位有关。每次喷射厚度太薄，骨料易回弹；每次喷射厚度太厚易出现喷层下坠，流淌，或与受喷面间出现空壳。经验证明：加速凝剂混凝土，每次喷射厚度拱部50mm～70mm，边墙 70mm～100mm；不加速凝剂混凝土，每次喷射厚度拱部30mm～50mm，边墙60mm～70mm。

3.5 混凝土喷层的时间间隔及喷层间的处理

混凝土分层喷射一般分2～3层。分层喷射合理的时间间隔应根据水泥品种、速凝剂种类及参量、施工温度和水灰比大小等因素，并结合混凝土终凝情况而定。在常温下，采用红星一型速凝剂，可在5min～10min进行下一次喷射；常用碳酸钠速凝剂，最少要在30min之后才能进行下一次喷射。

在喷射混凝土施工过程中，因故中断喷射作业，施工过程时有发生。而对于喷射作业停歇时间过长或混凝土表面已终凝的施工接缝我们该怎样处理呢？笔者认为，可采用高压水冲洗，并用同标号或大标号的砂浆进行喷护处理以继续混凝土的喷射施工。重要部位或防渗要求较高的部位，可在采取人工凿毛，高压水冲洗及大标号砂浆喷护处理后再继续喷射施工。对于喷层混凝土未终凝的停歇，在下一次喷射时，可用同标号或大标号的砂浆进行喷护处理再进行混凝土喷射施工；对于喷层混凝土已终凝而进行下一次喷射时，可采用高压水将喷层混凝土表面的乳膜、浮尘等杂物冲洗干净，然后再进行混凝土的喷射施工。这样，既可以解决混凝土喷层之间的裂缝、掉块脱落现象，又能保证混凝土的结构整体性。

4 优越性及局限性

喷射混凝土在现代工程边坡加固、洞室衬砌处理中被广泛应用。它具有生产效率高，施工简单、方便，且易熟练掌握等特点。但由于喷射混凝土一次喷层一般都较薄（边墙不超过10 cm，拱顶不超过7cm），故其只能用于临时支护，起到临时、短期固定围岩，防止围岩脱落下塌的作用。对于结构要求较高的大体积混凝土，一般还是使用模板，钢模台车加固浇筑施工较好。

另外，喷射混凝土施工配合比不易确定，施工中往往骨料反弹严重，材料损耗浪费较大。高边坡及坡度太大的边墙、隧道开挖施工喷射时往往需要锚杆及钢筋网片联合支护以确保围岩稳定和施工安全。

5 应注意的问题

喷射混凝土由于本身用水量较小，为了保证混凝土在规定时间内达到设计要求，确保混凝土的强度和耐久性，防止混凝土产生裂缝和脱落，在每次喷射施工后应尽早进行洒水养护。通常，混凝土喷射完毕后12h应覆盖、洒水养护。普通硅酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得少于7d，对掺用速凝剂、矿物掺合料等有抗渗性要求的混凝土，不得少于14d。

6 结语

喷射混凝土施工简单、方便，易于熟练掌握，是现代工程设计与施工发展的方向。通过宁夏沙坡头北干渠延伸段隧洞工程施工的应用来看，它确实为工程的开挖支护巩固围岩稳定创造了条件，为工程二次衬砌缓和了时间，为洞内作业人员创造了安全环境。通过该工程施工本人虽然总结了一些施工经验，但它的技术研究和设备改进还有待于我们继续去探索。陕西水利