高速公路隧道工程中湿喷混凝土的施工工艺

周海泽

摘要：湿喷混凝土施工工艺具有高效率、高质量以及低成本等众多优势，现已被广泛应用到高速公路隧道工程项目中。基于此，文章结合实际案例，分析湿喷混凝土施工工艺相关事项，旨在提升和促进该工艺在高速公路隧道工程中的应用水平。

关键词：高速公路;隧道工程;湿喷混凝土;施工工艺

1隧道湿喷作业的优势

（1）洞內环境质量提升：采用湿喷机械进行喷射，施工过程中产生的粉尘颗粒较少，机械噪声降低，工人操作手可站在距喷射面10m以外的安全区域，通过“遥控器”操控机械臂喷射施工，与以往的干（潮）喷工艺方法相比，洞内空气质量有很大改善，更绿色环保，有利于作业人员职业健康。（2）衬砌混凝土质量提高：干喷工艺添加速凝剂为人工操作，机械手配备液态速凝剂自动计量仪，能精准地添加外加剂，电子程序可对混凝土和速凝剂喷射量动态进行同步控制，保障外加剂的标准添加量。（3）湿喷作业安全保障高：传统干喷混凝土作业机手距离喷射面较近，危险性大。机械手作业可远离支护作业面（10m左右）遥控机械臂进行喷射作业，避免掌子面坍塌、危石等对现场工人和机械造成的安全隐患。（4）提升喷射效率及降低材料浪费：传统干（潮）喷设备喷射混凝土数量每台约3～5m3/h;湿喷机作业效率每台约10～25m3/h。机械手为车载式驱动，作业前的准备时间短，可减少施作循环时间，提高整体作业效率。干喷回弹量一般为40%～55%，机械手湿喷回弹量一般为15%～20%，湿喷机施工对材料的浪费降低。

2高速公路隧道工程中湿喷混凝土的施工工艺

某高速公路2号隧道位于四川省攀枝花仁和区境内，进口位于前进镇田堡村坪子湾组，出口位于太平乡大坝村大坝组;该隧道设计为双向分离式越岭隧道，左洞进全长8775m，右洞进全长8762m，设计路面标高1386.57～1492.32m，隧道最大埋深646m。

2.1材料选择与配合比设计优化

在实际施工过程中，绝大多数施工单位的成本资金有限，根本不支持其进行高性能湿喷混凝土的采购，因此大多数施工单位都会选择使用普通喷射混凝土进行高性能湿喷混凝土的仿制，而在这一过程中就需要充分掌握好配合比中各材料的选择及用量。例如，选择强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，就需要选择细度模数为2.6的细骨料，粒径为5～10mm的河砂、粉煤灰以及减水剂、速凝剂等，从而才能够进行普通喷射混凝土的配合比设计。通常情况下，在进行混凝土配合比设计的过程中，施工人员应进行初步的混凝土试拌，这样才能很好地观测到所配好的混凝土强度，从而有效保障喷射混凝土的施工效果。如果在混凝土试拌过程中发现混凝土的强度较低，那么施工人员可以按照一定比例在混凝土中加入硅灰，这样能够在一定程度上提高混凝土的强度。硅灰是高性能喷洒混凝土中的一种重要掺合料，其本身就属于一种高性能材料，因此在进行高性能湿喷混凝土仿制的过程中，加入一定比例的硅灰和粉煤灰都能够有效提高普通喷射混凝土的强度，从而有效保障最终的施工质量与喷射效果。

2.2喷射速度

湿喷机械手喷射过程中力度和速度越大会形成的反弹力增大，混凝土喷射后反弹量相应增加;当力度和速度太小时，骨物料未及时到达目标面就中途坠落，部分骨料到达目标面而因冲量较小导致冲击力不足，粗骨料不能冲击并嵌入砂浆层而脱落，造成喷射混凝土常见的不密实缺陷。经过前期试喷总结：15m/s的料速喷射速度可以使混凝土的反弹率稳定在18%～20%，同时，保证湿喷机所需风管压力持续维持在正常范围内（0.3～0.5MPa）。

2.3调整喷射机高压空气压强

在一般情况下，湿喷混凝土施工采用两次喷射，即初喷和复喷。初喷紧跟隧道开挖施作，用水或高压风将岩面粉尘和杂物冲洗干净;喷射3～5cm混凝土。复喷是在锚、网施作完成后喷射混凝土至设计厚度。需要注意的是，初喷时要严密观察喷射机高压空气压强的实际变化情况，且压强数值在0.5MPa以上，喷射阶段还要检测喷射嘴高压空气压强，且压强数值在0.2MPa以上，唯有如此才能有效防止湿喷混凝土回弹。此外，随着喷射位置的不断变化，高压空气的距离也会随之变化，在此情况下要及时调整喷射机的高压空气压强，为湿喷混凝土施工质量奠定坚实基础。

2.4混凝土喷施工艺

在进行实际高速公路隧道施工湿喷混凝土工作之前，施工人员应对隧道的岩面进行冲洗，冲洗的方式有两种，即高压风枪以及高压水枪。冲洗时，施工人员应按照从上往下的顺序进行，先拱顶后侧壁。实践经验表明，在进行湿喷混凝土之前，冲洗过后的岩面与混凝土结合得更为紧密。与岩面冲洗正好相反，湿喷混凝土时应从隧道最低处开始，是一个由下往上的喷射原则，因为这样能够有效避免喷射出的混凝土回弹的杂质对洁净的岩面造成污染，从而对最终的喷射质量造成影响。在实际湿喷混凝土的过程中施工人员应保持一个固定不变的喷射距离（喷嘴与隧道岩面的距离为1m），且在喷射的过程中施工人员不仅要注意速凝剂以及混凝土成股状流体喷出的关系，还需要注意风压以及速凝剂掺量的控制。如果风压过小，无法使混凝土与岩面黏结紧实;如果风压过大，则会使所喷射到岩面上的混凝土被后续强大的风压吹走或是将上一层所喷射的混凝土吹走。如果速凝剂掺量过大，就会导致所喷射的混凝土瞬间凝结，从而导致后喷的混凝土无法与前一层所喷射的混凝土相互渗透与镶嵌。

2.5作业过程的堵管故障及处理

堵管时湿喷机械手作业过程中产生的故障是指机械设备完好的条件下发生混凝土不能继续喷射的现象在正常情况下，喷射泵的设定压力不会超过同压峰值，喷射施工中泵送冲程的压力值迅速上升，高峰值持续不退，并很快达到设定压力，混凝土无法进行泵送出料，说明机械泵管出现了堵塞。

堵管现象出现后，迅速要求机械工人反泵运转，同时指挥其辅助工人沿输送管路寻找堵塞部位。可以使用专用工具查询堵塞点，如木槌敲打管道检查，凭敲打时的手感和声音判断堵塞部位。

如果混凝土堵塞点离出料口末端不远时，仅需将堵塞段管件从机械臂上拆下，清除其中混凝土，再装回原处，即可继续作业。

如果堵塞部位离湿喷机手管道卸料末端较远，由于气塞作用，即便堵塞部位被清理后装回管路，同样会造成重复堵塞现象，如遇此问题，应将管道后面的堵塞混凝土用空压机吹出再开始恢复接管作业。

2.6养护

湿喷混凝土养护需满足以下几个方面的要求：（1）混凝土喷射凝固2h后，通过养护台架对其湿润养护，养护时间不得小于14个工作日;（2）当隧道内的气温低于15℃时，严禁喷水养护。

结论

总而言之，高速公路隧道施工中湿喷混凝土工艺的应用有着十分积极的现实意义，不仅能够有效降低混凝土粉尘对施工人员的身体伤害，还能够显著提高高速公路隧道的施工质量与施工效率，相信未来湿喷混凝土工艺会得到更加广泛的应用与发展，在建筑施工领域大放异彩。

参考文献：

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