隧道噴射混凝土節(jié)超分析及濕噴技術(shù)

1、隧道噴射混凝土節(jié)超分析及濕噴技術(shù)淺析中鐵二十局集團(tuán)第五工程公司第三隧道工程隊翟德平一、隧道噴射混凝土節(jié)超分析 眾所周知，隧道工程噴射混凝土超方幾乎是所有隧道工程都會面臨的重點(diǎn)課題，混凝土的超方隨之而來的便是效益的流失，而造成混凝土超方的原因不外乎以下幾個方面： 1、圍巖自身原因引起的超挖。如斷層、夾層、破碎帶、巖性接觸帶等段落開挖時較為明顯；2、光爆控制方面的原因；3、規(guī)范允許但又難以與設(shè)計和業(yè)主溝通的允 許超挖；4、平整度要求。 上述4個方面囊括了幾乎所有正常情況下的噴射混凝土超方，由于主題側(cè)重，本文僅就第3和第4條展開討論。先說說規(guī)范允許的超挖 不論是公路隧道還是鐵路隧道，規(guī)范或指南都對各

2、級圍巖規(guī)定了一定的允許超挖量，先看看公路是怎么規(guī)定的，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60-2009）中5.3.2條規(guī)定如下：再看看鐵路隧道規(guī)定 在高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設(shè)【2010】241號第10.2.1條款中，關(guān)于對超挖的允許范圍如下表所示： 上述公路、鐵路兩個行業(yè)隧道工程施工規(guī)范性文件允許超挖的規(guī)定說明什么呢？ 說明隧道開挖過程中，不超挖是不可能的，因?yàn)槿缛舨怀冢凹芏剂⒉簧先ァ?這也是咱們隧道工程施工常見的問題。 超挖后的成本耗費(fèi)“超挖部分采用同級混凝土回填” 規(guī)范對超挖處理的共同原則 可能大家還難以理解這會帶來多大的利潤損失，再看看下一張表。注意：表中所列超方僅為規(guī)范允許

3、計算值，考慮噴射混凝土施工工藝，這個數(shù)字還需要加上30%的回彈量，加上回彈后的規(guī)范允許超方為20553m3，而噴射混凝土每方連工帶料按766元計算，超耗噴射混凝土需耗費(fèi)15743598元，這一數(shù)字幾乎占到投資總額的10%。 上一張幻燈片是目前咱們公司西成客專8標(biāo)11工區(qū)房家灣隧道1#橫洞800m橫洞及3050m正洞在規(guī)范允許超挖引起噴射混凝土超方的計算結(jié)果。 對于前述超方原因的第4條平整度要求，現(xiàn)在的隧道工程，不論是監(jiān)理還是業(yè)主都將噴射混凝土的平整度作為了一項(xiàng)重要的日常檢查內(nèi)容和重點(diǎn)控制內(nèi)容，西成公司明文規(guī)定： “平整度用1m靠尺檢查，有拱架處不大于5cm，無拱架處不大于10cm，每10m檢查

4、不少于10處” 這無形中加大了噴射混凝土超方的壓力。 而以前的隧道工程，大多將初支拱架噴成了“排骨”，即拱架之間噴射混凝土凹陷，然后在進(jìn)行二襯時利用二襯混凝土進(jìn)行補(bǔ)虧。因?yàn)槎r混凝土的單價要比噴射混凝土低很多。 怎么辦！ 面對如此嚴(yán)峻的壓力，咱們怎么辦？筆者認(rèn)為：1、做好光面爆破。這方面大家都是專家，在此不做探討；2、加強(qiáng)圍巖量測數(shù)據(jù)對施工的指導(dǎo)性，在確保圍巖穩(wěn)定的情況下盡量減小預(yù)留沉降值；3、狠抓回彈控制，注意，超方混凝土也是有回彈的；4、爭取業(yè)主及監(jiān)理單位同情，積極開展因允許超挖帶來的理賠工作。 注意，這項(xiàng)內(nèi)容里面還包括開挖增加的量。接下來說說濕噴 現(xiàn)在隧道工程幾乎無一例外的都在推行濕噴工

5、藝。 作為“濕噴”工藝的對立概念，要說“濕噴”必然繞不過“干噴”這個感念,先來簡單說說干噴。干 噴干噴：也即是干拌法噴射混凝土的施工工藝。 具體做法是將水泥、砂、米石在干燥狀態(tài)下拌合均勻，然后用壓縮空氣將其和速凝劑送至噴嘴并與壓力水混合后進(jìn)行噴灌的方法。 此法須由熟練人員操作，水灰比宜小，石子須用連續(xù)級配，粒徑不得過大，水泥用量不宜太小，一般可獲得2834兆帕的混凝土強(qiáng)度和良好的粘著力。 缺點(diǎn)：因噴射速度大，粉塵污染及回彈情況較嚴(yán)重，且實(shí)體強(qiáng)度保證率較底，使用上受一定限制，近年來在高鐵施工中趨于停用。濕噴 濕噴：即是噴射混凝土濕拌法，是將拌好的混凝土通過壓漿泵送至噴嘴，再用壓縮空氣進(jìn)行噴灌的方

6、法。施工時宜用隨拌隨噴的辦法，以減少稠度變化。此法的噴射速度較低，由于水灰比增大，混凝土的初期強(qiáng)度亦較低，但回彈情況有所改善，材料配合易于控制，工作效率較干拌法為高。噴射砼工藝的選擇 據(jù)高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵建設(shè)【2010】241中第12.3.4條“軟弱圍巖及不良地質(zhì)隧道噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝，特殊地質(zhì)條件下不能濕噴時需另行設(shè)計?！?由上述條款可見，推行濕噴的同時，并非完全否定干噴！ 在實(shí)際工作中，常常遇到滲水嚴(yán)重，圍巖難以自穩(wěn)等緊急情況，這個時候，干噴工藝由于其良好的可噴性、附著力、早期強(qiáng)度和工效，具有不可替代的作用。 因此，作為施工單位，不能過于教條，工作中應(yīng)遵重事實(shí)，科學(xué)決策方

7、能有效解決施工中的各種問題。 言歸正傳，來說說濕噴混凝土吧。 先說說濕噴機(jī)，目前實(shí)際施工中主要有小型濕噴機(jī)和混凝土濕噴手兩種濕式混凝土噴射機(jī)，如下圖所示（左下圖為巖峰產(chǎn)的TK500型濕噴機(jī)，右下圖為中聯(lián)中科產(chǎn)的濕噴手）。 目前，由于隧道工程，尤其是高鐵隧道工程，大力推行濕噴工藝，很多廠家都推出了自己的濕噴機(jī)產(chǎn)品，盡管花樣繁多，但是大多“大同小異”。 這里要說的是： 1、小型濕噴機(jī)實(shí)際工作效率只有標(biāo)稱效率的50%70%。 以TK500型濕噴機(jī)為例，實(shí)際每小時能噴料約3m方； 2、不論小型還是大型濕噴機(jī)，對于操作手的水平要求較高，否則平整度、回彈量均難以得到保障； 3、目前要找到水平較高的濕噴隊伍

8、或是大型濕噴機(jī)操作手應(yīng)引起項(xiàng)目足夠重視。 4、濕噴作業(yè)對混凝土的性能指標(biāo)要求也很高，在進(jìn)行配合比選擇時，務(wù)必做工藝性試驗(yàn)，否則及其可能出現(xiàn)各種問題，如速凝劑超耗、回彈量大、噴不上等。一、選擇機(jī)具配套1、工作臺架：根據(jù)隧道斷面大小現(xiàn)場加工制作長度為一個噴射作業(yè)循環(huán)長度的工作臺架。2、上料平臺：噴射機(jī)料斗高度12m，也可采用填碴坡道滿足混凝土罐車將濕噴混凝土卸至濕噴機(jī)料斗的需要。3、混凝土噴射機(jī)：TK500型混凝土濕噴機(jī)其理論生產(chǎn)能力為5m3h。4、混合料攪拌機(jī)：強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，配有計量設(shè)備磅秤、臺秤等。5、空氣壓縮機(jī)。6、坍落度桶，10*10抗壓標(biāo)準(zhǔn)模具，抗?jié)B模具，噴射大板底模及其它輔助工具

9、。二、材料選擇與混凝土配比1材料選擇水泥：PO425普通硅酸鹽水泥。砂：細(xì)度模數(shù)259，含泥量為18%。粗骨料：515mm連續(xù)級配花崗巖碎石。水：飲用水。外加劑： 速凝劑：水劑（液體速凝劑） 減水劑：選用TJG高效減水劑，摻量在08%1%，其減水率可達(dá)15%以上。配合比的擬定按照濕噴機(jī)的技術(shù)要求和設(shè)計噴射混凝土強(qiáng)度等要求，進(jìn)行混凝土配合比試配，同時需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行可噴性工藝試驗(yàn)，確定噴射混凝土速凝劑參量。進(jìn)行現(xiàn)場可噴性工藝試驗(yàn)這一步非常關(guān)鍵，在大多數(shù)項(xiàng)目中，實(shí)驗(yàn)室往往只進(jìn)行了參量試驗(yàn)，而沒有根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行可噴性試驗(yàn)，最終導(dǎo)致現(xiàn)場反應(yīng)噴不上、速凝劑用量嚴(yán)重超標(biāo)。對于成本開支和工班材料扣款

10、帶來很大麻煩，因此需特別引起注意。對于濕噴混凝土的幾個影響因素 水灰比的影響對濕噴混凝土，水灰比越大，速凝效果越差，回彈量增大，混凝土強(qiáng)度偏低；水灰比小，施工噴射困難，水泥水化不充分，強(qiáng)度較低，回彈增大。通過CW=0.45.0進(jìn)行試噴，CW=045效果較好。 施工溫度的影響 水泥凝結(jié)時間隨溫度升高而加快，當(dāng)溫度到達(dá)30時，經(jīng)試驗(yàn)摻速凝劑后的混凝土其終凝時間和后期強(qiáng)度都不利。噴射混凝土溫度宣在1525為好。 噴射層厚的影響 一次噴射層太厚，在自重作用下，噴層會出現(xiàn)錯裂而引起大片坍落；太薄時大部分粗集料會回彈，噴層僅留砂漿，將影響噴射效果和質(zhì)量，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，一次噴層厚度在拱部6cm，邊墻8cm時效

11、果最好，也就是說要噴到設(shè)計厚度需要分片分次進(jìn)行，后噴層在前一噴層終凝后進(jìn)行。 風(fēng)壓和水壓的影響 風(fēng)壓過大會造成噴射速度太高而加大回彈量，風(fēng)壓過小會使噴射力減弱，使混凝土密實(shí)性差影響強(qiáng)度；水壓過小也會影響施工質(zhì)量。 經(jīng)試驗(yàn)采用風(fēng)壓為200Ncm2，水壓為210Ncm。噴射步驟 噴射前根據(jù)巖面潮濕程度，適當(dāng)調(diào)整水灰比。噴射應(yīng)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上進(jìn)行噴射，噴嘴需對受噴巖面作均勻的順時針方向的螺旋轉(zhuǎn)動，一圈壓半圈的橫向移動，螺旋直徑約為2030cm，或采用S形往返移動前進(jìn)。噴射時分段長度不應(yīng)超過6m，分部為先下后上，分塊大小為2m*2m。噴嘴和巖面的距離為l.5m，噴嘴與受噴面垂直，并稍微偏向剛噴射的部位（傾斜角約80），巖面凹陷宜先噴和多噴，而凸出處宜后噴和少噴。增強(qiáng)一下直觀認(rèn)識大型濕噴機(jī)在進(jìn)行作業(yè)操作手通過遙控器操作大型濕噴機(jī)進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)小型濕噴機(jī)作業(yè)來看看實(shí)際工作中的這組的數(shù)字下一