隧道湿喷混凝土施工技术初探

王海伟

摘要：湿喷混凝土施工技术具有生产效率高、环境效益好的特点，在隧道支护结构中得到了广泛的应用。本文以某隧道湿喷技术为例探讨了隧道湿喷混凝土施工技术要点。

关键词：湿喷；混凝土；支护

一、隧道湿喷混凝土施工技术

（一）隧道湿喷混凝土施工的重要性

新奥法是采用瞬时爆破和光面爆破等高科技技术，进行全方位、全断面的隧道挖掘施工技术，它针对隧道的洞身则以复合形式的内外两层衬砌来修筑，以湿喷混凝土、钢筋网、锚杆、钢架支撑等为外层初次支护形式。高性能的湿喷混凝土技术是新奥法的重要组成部分，它其“高效率、高强度、机械化、绿色经济环保”的优点超越了众多传统工艺，成为国内大型岩体隧道工程喷射混凝土施工的最佳选择。

（二）喷射混凝土工艺原理

将掺速凝剂的混凝土用喷射机喷向岩石或结构物表面，从而使岩石或结构物得到加强和保护。喷射混凝土密实型及整体性控制与普通浇注混凝土的振捣密实原理不同，喷射混凝土通过高速射流密实，其密实度与射流过程密切相关。喷射混凝土施工简便，省去支模、浇筑和拆模工艺，施工进度加快，且较普通混凝土密实度高，强度和抗渗性能好。喷射混凝土的主要作用：（1） 填充出露的节理和裂隙，提高围岩整体的强度和稳定性。（2）混凝土是唯一能够与围岩大面积的、牢固接触的一种支护方式。（3）通过接触面的附着力和剪力，作用在喷射混凝土上的外力分散在围岩上，防止局部掉块，在隧道壁面附近形成一个承载环，控制了围岩的应力释放。（4）填平围岩的凹面，阻止应力集中，加强了软弱层。将土压传递到钢支撑和锚杆，开挖后，及时覆壁面，防止围岩风化。

二、隧道湿喷混凝土施工技术

（一）工程概况

某隧道为双线隧道，左右线间距为5.0m，设计为22‰的单面下坡，全隧位于右偏曲线上R=8605。隧道进口里程D1K833+315，出口里程D1K834+161，全长为766m。全隧初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺进行施工。隧道初期支护喷射混凝土施工采用岩峰TK-600型喷射机，该机是TK系列转子活塞式湿喷机。

（二）湿喷施工技术要点

1、施工准备

（1）检查受喷面轮廓尺寸，并加以修整，使之符合设计，若有松散、破碎部分须清除干净。（2）有明显渗水地段应事先做好防排水处理。（3）喷射前用高压风、水冲洗岩面，并将表面软弱破碎岩石清扫干净。冲洗时从隧道拱顶开始，按从上到下的顺序清洗至侧壁底部。（4）备好脚手架或工作平台及护铁纱罩。（5）检查机械、管道、安全阀、压力表是否完好，并进行试运行。（6）在拱顶、边墙或岩面上做好设计喷层厚度标志。

2、原材料的控制及配合比优化

细集料采用级配合理且细度模数在2.5～3.2之间的中粗砂或机制砂。粗集料选择5～10mm的碎石。水泥选用普通硅酸盐水泥（PO.425），其与混凝土设计标号相适应，且其技术指标符合规定。根据现场施工经验，混凝土塌落度宜控制在180～200mm之间，塌落度过小易出现堵管现象，塌落度多大喷射时混凝土难以自稳、易塌落、回弹量较大，同时速凝剂的用量增大，混凝土强度也得不到保证。

3、喷射

湿喷机在作业开始时，先送风，后开机，再给料，待砼从喷嘴喷出后，再供给速凝剂；结束时，先关闭速凝剂计量泵，之后停止供料，待喷嘴残留的少量砼和速凝剂完全吹净后，再停风。1.5、初喷厚度4～6cm，复喷每次7～10cm，采用一次初喷，二次或多次复喷，直至设计厚度。初喷先拱后墙，复喷先墙后拱，喷射顺序先下后上，避免回弹的砼挡住未喷岩面。喷射方向与岩面垂直，喷头与岩面保持0.6～1.0m的距离。喷射时，料束呈“S”旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状，每次蛇形喷射长度3至4m。喷头移动要慢，让砼有了一定厚度再离开，成片扩大喷射范围。岩面凹部处先喷砼找平。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，则在后一层施喷前要将受喷面用高压气体、水清洗干净。1.6、有钢支撑处，钢支撑与壁面之间的间隙用混凝土充填密实；喷射混凝土由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖。

4、整平与养护

完成混凝土的喷射后进行自然整平能增加结构的耐久性，并确保其强度达到设计要求。喷射后如果进行振动整平，可能会造成混凝土与钢筋的连接， 而且混凝土内也可能有裂缝出现，这些现象都对结构强度造成一定程度的破坏。实际上，采取自然整平的处理方法也有不妥之处，成立后的混凝土表面太粗糙，会对后期二衬施工产生影响，所以在整平施工过程中，待混凝土初凝后，操作人员可采用刮刀剔除多余的混凝土，再用水泥浆、喷浆找平。湿喷后的混凝土表面比较粗糙，水分散失较快，导致水泥不能充分水化或引起混凝土干缩裂缝，降低混凝土强度，因而对其进行的养护非常重要。按照正常施工顺序，应在混凝土终凝时就开始至少7d的洒水养护。对于掌子面湿度较大（湿度达到90%）可以不采取专门的洒水措施。

5、特殊部位处理

（1）拱顶光滑岩面的处理。当围岩较好、岩体整体性较为完整，开挖时光面爆破控制的较好的情况下，拱顶段的岩面通常较为光滑，喷射混凝土时底层混凝土和岩面通常难以粘结。

（2）对滴、渗水部位喷射。应在该部位围岩表面喷射混凝土时，其喷射混凝土的凝结时间应随喷射面渗水量的大小而进行调整。

（3）钢架间的喷射混凝土喷射。为确保初期支护安全、可靠，对于Ⅴ类围岩通常都采用I20以上钢架进行支护，钢架间距通常在0.6米左右。钢架背后设置20×20钢筋网片。

（三）施工问题与处理

1、堵管

原因：筛选不严，有杂物或大石块、结块水泥混入拌合料中；砂、石含水率过大，引起管壁粘结；喷射作业结束后，喷射机未进行清洗，储料筒内壁有灰、砂粘结，以后在运转中有大块粘结物脱落；输料胶管内壁磨损后翻起，造成输料不畅，堵塞；输料管漏风，风压降低；输料管出现死弯或弯度过大；喷射风压过低或风量不足。

排除方法：立即停止上料，并停机关风，打开排气阀，放出罐内压缩空气；找出堵塞部位；如在输料管堵塞，可将胶管托起，用木棍沿堵塞部位的前端逐渐向堵塞部位敲打至胶管松软，如在喷出弯管或在喷枪出口处堵塞，可卸下弯管或喷枪，用铁条疏通；最后打开风阀送风，排出积料。预防措施：喷射机在使用前或结束后，要检查、清理料罐中的余料杂物，停止工作时，上料口应加盖盖严，防止杂物、石子掉入；严格掌握操作顺序，并在操作过程中经常用木槌敲打罐体，使拌合料不致粘结在料罐内壁；把好材料筛选质量关，在喷射机的上料口处再增设一道筛子；对已磨损的输料管要及时包扎或更换；输料胶管的弯度要适宜，避免死弯；喷射前要检查风压、风量，风压或风量不足时不喷。

2、出料不匀

原因：装料不匀；风源风压波动。

处理方法：喷射时要求连续均匀上料；加大风压能力，增设小风包，错开用风的设备及工具的作业时间。

3、喷干料没有水

原因：水环处水眼堵塞；水压低，水量不足；供水管路漏水。

处理方法：疏通水眼；保持足够水压、水量；处理管路漏水。

参考文献

[1]雷军.西康铁路堰岭隧道湿喷混凝土施工技术[J].太原科技，2011年2期.

[2]陶坤，李小龍，李泉.湿喷混凝土在公路隧道初期支护中的施工技术与质量分析[J].公路，2011年12期.