高鐵隧道工程濕噴混凝土施工技術(shù)研究

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【摘要】濕噴混凝土技術(shù)可以顯著提升工程質(zhì)量、創(chuàng)造更高的施工效率，工程成本相對(duì)較低，被廣泛用于高鐵隧道施工中。鑒于此，文章以某高速隧道工程為背景，圍繞濕噴混凝土技術(shù)展開(kāi)探討，提出了一些在施工過(guò)程中需注意的事項(xiàng)，旨在提高該技術(shù)在高鐵隧道工程中的應(yīng)用水平。

【關(guān)鍵詞】高鐵隧道；濕噴混凝土；施工技術(shù)

高鐵隧道是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，而濕噴混凝土可以為隧道開(kāi)挖支護(hù)創(chuàng)建良好的安全施工條件，濕噴混凝土技術(shù)，無(wú)論是材料還是工藝流程上都已得到了優(yōu)化。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到濕噴混凝土工藝的特點(diǎn)，優(yōu)化濕噴混凝土工藝，創(chuàng)造出高品質(zhì)的隧道工程。

1.工程概況

某高鐵隧道工程總長(zhǎng)度1870m。隧道采用曲墻復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，采用濕噴混凝土技術(shù)施工。隧道進(jìn)出口較為特殊，總共有39m的區(qū)域采用的是碎石道床，而余下的均為彈性整體道床。經(jīng)地質(zhì)勘察后得知，項(xiàng)目所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)成較為復(fù)雜，主要以三疊系下統(tǒng)砂巖以及二疊系上統(tǒng)泥巖居多，節(jié)理裂隙處于較發(fā)育狀態(tài)，部分區(qū)域出現(xiàn)了破碎夾層的情況。

2.濕噴混凝土施工工藝特點(diǎn)及流程

工程中采用的是Aliva-500噴射機(jī)，該設(shè)備具有如下特性：（1）在運(yùn)行過(guò)程中噴槍與噴面能夠長(zhǎng)期處于垂直狀態(tài)，可以方便地控制最佳噴射距離，不會(huì)受到回彈現(xiàn)象的影響；（2）噴漿作業(yè)時(shí)沿著特定的軌跡進(jìn)行，整個(gè)過(guò)程噴漿姿態(tài)不會(huì)發(fā)生變化，改變了傳統(tǒng)機(jī)械噴漿方式下機(jī)械手靈活性不足的局限，材料的利用率明顯提升［1］；（3）相較于常規(guī)的人工濕噴方法而言，該設(shè)備采用的是機(jī)械手噴射的方法，其覆蓋范圍更廣，噴射壓力能夠穩(wěn)定在較大狀態(tài)，噴射角度得到了很好的控制，無(wú)需搭設(shè)噴漿作業(yè)平臺(tái)；（4）單人便可以進(jìn)行噴漿施工，相較于人工噴漿施工而言，工程質(zhì)量更為優(yōu)良。Aliva-500噴射機(jī)組的工藝流程（圖1）。

3.濕噴混凝土濕噴施工

3.1噴射混凝土前的準(zhǔn)備工作

做好噴射之前的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要，需要將噴漿面的危石以及欠挖部分處理好。如果地表存在大量的積水，則需要埋設(shè)盲管，將殘留的水集中排放。在進(jìn)行濕噴施工之前，應(yīng)對(duì)各類電氣設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，確保其處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。受噴面上存在適量的機(jī)械設(shè)備，要求現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)滿足通風(fēng)與照明要求，以便為設(shè)備的運(yùn)行提供安全環(huán)境。以設(shè)計(jì)厚度為指導(dǎo)，嚴(yán)格控制錨桿外露長(zhǎng)度并作好標(biāo)記工作，管段初期支護(hù)材料以型鋼為主。在對(duì)粗骨料進(jìn)行拌和之前，應(yīng)使用噴射機(jī)自帶的篩子作過(guò)篩處理，確保超粒徑材料被篩選出來(lái)，否則將會(huì)引發(fā)堵管等問(wèn)題。

3.2原材料的要求

水泥以硅酸鹽水泥為宜，其強(qiáng)度等級(jí)至少為32.5R。液體速凝劑常用的有JL-20液體速凝劑，在試驗(yàn)過(guò)程中水泥的用量應(yīng)控制在1.5%～2.0%范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)3min后達(dá)到了初凝狀態(tài)，經(jīng)過(guò)10min后達(dá)到了終凝狀態(tài)［2］。砂子以連續(xù)級(jí)配河砂為宜，如果條件允許，級(jí)配較好的機(jī)制砂也可用。粗骨料的粒徑應(yīng)控制在15mm以內(nèi)。

3.3濕噴混凝土配合比設(shè)計(jì)

應(yīng)進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，在此過(guò)程中確定試配強(qiáng)度，可通過(guò)式（1）計(jì)算得出：式（1）中：f為需要的配制強(qiáng)度；f0為設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；δ為混凝土的標(biāo)準(zhǔn)差，此處將該值取為4.0。以混凝土噴射機(jī)的管道直徑為基準(zhǔn)，綜合參考工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)分析后將材料的砂率控制在55%～60%范圍內(nèi)，水泥的用量以380～450kg/m3為宜，水灰比應(yīng)控制在0.45～0.60的基本要求；混凝土的坍落度在80～120mm范圍內(nèi)，以試驗(yàn)結(jié)果為參考確定合適的速凝劑摻量，通常來(lái)說(shuō)水泥的用量以2%為宜，在上述基礎(chǔ)上最終整合出了噴射混凝土的配合比（表1）。

3.4噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)的調(diào)整

在濕噴混凝土初期階段時(shí)，需要密切關(guān)注高壓空氣壓強(qiáng)情況，要求初始高壓空氣壓強(qiáng)應(yīng)達(dá)到0.5MPa。在整個(gè)噴射過(guò)程中，應(yīng)對(duì)噴嘴高壓空氣壓強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)，要求其達(dá)到0.2MPa，這樣才可以有效避免混凝土出現(xiàn)回彈現(xiàn)象。此外，隨著噴射部位的改變，對(duì)應(yīng)的高壓空氣傳送距離也在改變，此時(shí)應(yīng)對(duì)噴嘴出料的情況進(jìn)行檢查，對(duì)高壓空氣壓強(qiáng)作合理優(yōu)化，以提高濕噴混凝土的施工質(zhì)量。

3.5混凝土噴射量及液體速凝劑調(diào)整

當(dāng)Aliva-500電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，應(yīng)使用手輪對(duì)混凝土噴射量作合適的調(diào)整，經(jīng)調(diào)整后的值可以通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)；此外面板上還設(shè)置有液體速凝劑入口，本工程中以水泥用量的2%為宜。

3.6混凝土噴射操作

（1）遵循先墻后拱的原則進(jìn)行噴射施工，從而形成S曲線型噴射路線。具體來(lái)說(shuō)，首先需要在隧道兩側(cè)墻底進(jìn)行噴射施工，逐步轉(zhuǎn)向拱頂并在中心線處達(dá)到閉合狀態(tài)［3］。（2）在噴射過(guò)程中，要求噴頭與受噴面處于相垂直的狀態(tài)，如果噴射角偏小，則會(huì)加大混凝土的回彈率。（3）濕噴過(guò)程中對(duì)高壓空氣壓強(qiáng)有較高的要求，即高壓空氣壓強(qiáng)值應(yīng)處于較高水平。當(dāng)使用Aliva噴射機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，應(yīng)將噴頭與巖面的間距控制在1.2～1.5m范圍內(nèi)。（4）在噴射施工時(shí)，起始階段便需要將機(jī)械手大臂伸展開(kāi)來(lái)，在機(jī)械手小臂的作用下能夠進(jìn)行靈活地調(diào)整，達(dá)到與地面相平行的狀態(tài)，此外還需要進(jìn)行噴頭距離及角度的調(diào)整，調(diào)整好后方可進(jìn)行噴射作業(yè)，在后續(xù)的噴射過(guò)程中，通過(guò)小臂的自動(dòng)伸縮便可以順利進(jìn)行。（5）如果出現(xiàn)了軟管堵塞現(xiàn)象，應(yīng)在第一時(shí)間關(guān)閉Aliva噴射機(jī)與計(jì)量泵，確保高壓空氣處于隔斷狀態(tài)，對(duì)軟管進(jìn)行持續(xù)拍打以便將淤堵在其中的混凝土清理干凈，再加水噴射洗管，在管路暢通后方可繼續(xù)進(jìn)行施工作業(yè)。

4.濕噴混凝土作業(yè)中需要注意的問(wèn)題

4.1噴射方法

在噴射混凝土施工時(shí)，應(yīng)遵循分段及自下而上的原則，需先將平巖面凹陷部分進(jìn)行填平處理，在噴射過(guò)程中講究噴射圓順的原則。

4.2分段施工

就本文所探討的高鐵隧道工程而言，需要做好上次噴射混凝土的預(yù)留斜面控制工作，所形成的斜面寬度應(yīng)為200～300mm，使用高壓水將斜面沖洗干凈，方可進(jìn)行后續(xù)噴射混凝土施工。

4.3分層噴射

噴射施工需遵循分層的原則，且只有在上一層終凝后方可進(jìn)行后續(xù)施工，如果已經(jīng)終凝1h，有必要使用高壓水對(duì)待噴射的表面作清洗處理，這是保障噴射混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵所在。通常來(lái)說(shuō)，邊墻一次噴射混凝土的厚度應(yīng)為7～15cm范圍內(nèi)，相比之下拱部可以略薄一些，以5～10cm為宜。

4.4噴射中的注意事項(xiàng)

噴射速度應(yīng)合理控制，這是后續(xù)壓實(shí)作業(yè)得以順利進(jìn)行的基本保障。如果噴射時(shí)高壓空氣壓強(qiáng)偏大，那么噴射速度也需要隨之加大。在設(shè)備開(kāi)機(jī)時(shí)，需要對(duì)高壓空氣壓強(qiáng)進(jìn)行檢查。對(duì)噴嘴出料情況進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)高壓空氣壓強(qiáng)做以合適調(diào)整，通常來(lái)說(shuō)，邊墻部分以0.3～0.5MPa為宜，而拱部則需要控制在0.4～0.65MPa范圍內(nèi)。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高鐵隧道工程中，濕噴混凝土技術(shù)尤為關(guān)鍵，對(duì)隧道工程的整體質(zhì)量與施工效率影響極大。本工程中采用了Aliva-500噴射，其運(yùn)行性能良好，可以明顯提升洞內(nèi)噴射混凝土效率，避免了原材料浪費(fèi)現(xiàn)象，具有良好的效益。在今后的高鐵隧道工程中，濕噴混凝土技術(shù)將更加廣泛地應(yīng)用，依然需要對(duì)其作更加深入的研究，進(jìn)一步提升該技術(shù)的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

［1］王成博.高鐵隧道施工中濕噴混凝土施工技術(shù)［J］.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2018（11）：68-69.

［2］冀東升.濕噴混凝土技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用［J］.交通世界，2018（36）：98-99.

［3］石強(qiáng).隧道濕噴法施工工藝及質(zhì)量控制［J］.交通世界，2018（22）：98-99.

作者：鐘華 單位：中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司