淺談隧道初期支護噴射混凝土超耗原因及控制措施

1、淺談隧道初期支護噴射混凝土超耗原因及控制措施摘要：隨著交通建設規(guī)模的不斷發(fā)展，工程建設規(guī)劃設計本著節(jié)省施工占地，注重生態(tài)環(huán)境保護的原則，無論是在鐵路、公路還是市政基礎設施的建設領域中，隧道工程建設任務的比例不斷增多。然而隧道施工中初期支護噴射混凝土作為一項重要施工工序，噴射混凝土的質量不僅關系到隧道整體結構的安全，同時也是項目經營成本控制的關鍵因素，噴射混凝土的超耗控制問題始終是隧道施工中的一個難題，本文通過對噴射混凝土的超耗原因進行多方面的分析、總結研究，在大量現(xiàn)場試驗數(shù)據的支撐下，從隧道開挖的光面爆破施工、噴射砼的配合比、施工工藝等控制措施方面，總結確定了適合現(xiàn)場實際的施工參數(shù)，大大降低了

2、現(xiàn)場噴射砼的超耗，既保證了隧道初期支護噴射混凝土的施工質量，又降低了由于損耗帶來的施工成本，取得了良好的經營效果。 關鍵詞：隧道 噴射混凝土 超耗原因 措施 成本控制 隧道施工中初期支護噴射混凝土作為一項重要施工工序，噴射混凝土的質量不僅關系到隧道整體結構的安全，同時也是項目經營成本控制的關鍵因素，噴射混凝土的超耗控制問題始終是隧道施工中的一個難題，本文通過對噴射混凝土的超耗原因進行多方面的分析、總結研究，在大量現(xiàn)場試驗數(shù)據的支撐下，從隧道開挖的光面爆破施工、噴射砼的配合比、施工工藝等控制措施方面，總結確定了適合現(xiàn)場實際的施工參數(shù)，大大降低了現(xiàn)場噴射砼的超耗，既保證了隧道初期支護噴射混凝土的施

3、工質量，又降低了由于損耗帶來的施工成本，取得了良好的經營效果。 1工程概況 山西靜興高速公路大萬山隧道工程，位于山西省呂梁市嵐縣與興縣交界的呂梁山脈大萬山，隧道設計為左、右線分離式隧道，兩洞間距為35m，左線起止里程樁號為ZK35+306-ZK45+685，全長10379m；右線起止里程樁號為K35+212- K45+702，全長10490m，隧道總體走向呈西北方向，設計最大埋深696.71米，為特長隧道，采用新奧法原理設計。我單位承建隧道進口的施工任務，折合單洞長為10482m，根據設計圖紙計算，該隧道初期支護噴射混凝土總方量共計52830m3。 2現(xiàn)場實際施工狀況 大萬山隧道進口于2017

4、年6月1日開始進洞施工，截至2017年12月31日，以施工完成地段圍巖為級圍巖，隧道左線開累進尺27.6m，設計噴射混凝土284.83 m3，隧道右線開累進尺148.2m，設計噴射混凝土1529.42m3，左、右洞共計1814.254 m3，實際實用噴射混凝土數(shù)量4898.48m3，超耗3084.23 m3，超耗比例達到170%，通過對初期支護噴射混凝土的經濟核算，按照939元/m3單價計算，由于噴射混凝土這一項超耗嚴重的因素，導致噴射混凝土的經濟損失為939*3084.23=289.6萬元， 3噴射混凝土超耗原因分析 3.1噴射混凝土運輸引起的超耗 噴射混凝土施工采用濕噴施工工藝，由項目部混

5、凝土拌合站統(tǒng)一、集中生產配送，攪拌站至隧道混凝土運輸距離約為1km，其中300m的運輸便道處于大坡度處，坡度為13%，運輸罐車額定容量為8m3/車，在現(xiàn)場大坡度施工便道上發(fā)現(xiàn)有大量的拋灑混凝土，隨即對混凝土的運輸進行原因分析，經了解混凝土拌合站在生產裝車時按照混凝土罐車8m3/車的額定容量進行裝載，在混凝土攪拌站按照額定容量進行裝車，運輸車輛在坡道上行駛，運輸罐車內的混凝土發(fā)生倒流，未考慮到運輸便道坡度影響的因素，通過現(xiàn)場試驗測算統(tǒng)計，混凝土損失在0.8m3-1.5m3之間，平均每車損耗1.16 m3，損耗率達17.42%，詳細測算數(shù)據見附表1。 3.2掌子面輪廓線超挖引起的超耗 隧道開挖光面

6、爆破超挖嚴重的現(xiàn)象，是引起初期支護噴射混凝土的超耗的一個重要原因，在光面爆破實施過程中，對整改開挖過程進行全程盯控統(tǒng)計，首先發(fā)現(xiàn)施工人員在炮眼鉆進過程中操作不規(guī)范，鉆桿鉆進角度控制較差，特別是在拱部施工過程中，由于施工高度空間受限，鉆桿角度偏大，炮眼深度4m，鉆進至孔低，偏離輪廓線位置較遠，炮眼鉆進隨意性；其次周邊炮眼的間距在80cm-90cm，未按照爆破施工方案及技術交底的理論指導爆破參數(shù)進行布置，炮眼數(shù)量嚴重不足，同時單孔裝藥量較大，未根據圍巖情況調整裝藥結構，通過幾個循環(huán)的爆破斷面測量，隧道設計輪廓線與實際輪廓線比較，超挖30cm-40cm之間，平均超挖35cm，設計每延米混凝土量為10

7、.32m3，噴射厚度28cm，超挖部分每延米引起超耗量為12.9m3，超耗率達125%，詳細統(tǒng)計數(shù)據見附表2。 3.3噴射混凝土配合比引起的超耗 3.3.1原材料地料原因 噴射混凝土過程中經常出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，造成混凝土損耗。按照相關要求，噴射混凝土原材采用5-10mm碎石，砂子采用中粗砂，通過對原材料質量的檢驗，發(fā)現(xiàn)噴射混凝土所用原材碎石、中粗砂的含泥量達到規(guī)范所要求上限，且級配不均勻，從而使拌制的混凝土和易性及粘結性較差，同時由于外加劑的保塌時間較短，運輸至現(xiàn)場后不能及時施工，罐內存放時間達1小時后，無法達到噴射混凝土的塌落度要求，致使噴射混凝土無法正常噴射至初期支護巖面上或噴射到巖面上的混凝

8、土發(fā)生掉落，導致噴射混凝土超耗。 3.3.2速凝劑原因 速凝劑在現(xiàn)場存儲采用鋼板自制水箱進行存儲，速凝劑在進場后經檢驗合格后方可進行使用，但速凝劑存放一定時間后會發(fā)生沉淀，自身的配方參量比例發(fā)生變化，在抽取噴射混凝土所需速凝劑時，未及時對存儲容器內的速凝劑進行整體均勻攪拌，造成抽取所使用的速凝劑配方無法起到速凝作用，導致噴射混凝土不能及時凝固，回彈量較大，超耗嚴重。 3.3.3速凝劑摻量原因 噴射混凝土過程中，速凝劑的摻量不準確，速凝劑的計量采用濕噴機自帶的自動液壓泵設備定量加入，但由于長時間施工使用過程中，輸送管路未進行及時清理，造成管路污垢較多，造成速凝劑摻量計量不準確，理論配合比水泥：砂

9、：碎石：減水劑：速凝劑：水為1：1.71：1.71：0.01：0.05：0.37，速凝劑摻量為25kg/m3，實測速凝劑摻量為0.04%，即20kg/m3，速凝劑摻量不足，與混凝土不能有效的發(fā)生作用，導致混凝土不能及時凝固，回彈較大，超耗嚴重。 3.4噴射混凝土施工工藝引起的超耗 在現(xiàn)場觀察噴射混凝土噴射手在進行噴射作業(yè)過程施工工藝、方法不符合技術交底要求，首先噴射手在噴射前，未對整個巖面采用高壓風進行清理，直接進行混凝土噴射作業(yè)，其次，操作手未針對邊墻、拱頂?shù)炔煌瑖娚洳课?，及時調節(jié)噴槍高壓風的壓力，噴到巖面上的混凝土由于壓力過大，引起噴射混凝土回彈較大，最后是在噴射順序及每次噴射厚度方面施工

10、不規(guī)范，噴射順序隨意，同時噴射厚度較厚，同一噴射部位一直噴射至覆蓋拱架為止，導致噴射混凝土噴至墻面上，由于自重原因掉落至地面，造成回彈量較大。 4噴射混凝土降低超耗的控制措施 4.1 因地制宜，杜絕運輸損耗 根據現(xiàn)場運輸便道的坡度情況及車輛罐體的傾斜角度，通過計算，在13%的坡度上運輸，容量為8m3罐車，在裝載混凝土時，按照6m3進行裝載，杜絕由于施工便道坡度及運輸設備裝載混凝土數(shù)量引起的混凝土超耗。 4.2 超挖控制 對于隧道開挖工序認真進行試驗分析，根據爆破指導方案中理論爆破參數(shù)，通過5個循環(huán)進尺的爆破試驗，測量斷面的結構輪廓尺寸，經過分析對比，檢驗光面爆破效果。由于圍巖強度較高，通過5個

11、循環(huán)進尺的試驗結果分析，在理論爆破參數(shù)的基礎上進行爆破參數(shù)調整，嚴格控制炮眼的鉆進角度，對周邊炮眼間距控制在45cm-50cm之間，同時對掏槽眼的數(shù)量進行由4個增加至6個，裝藥結構采用間隔裝藥，對炮眼采用炮泥進行封堵，增加爆破效果，通過現(xiàn)場實際操作，隧道超挖控制在了10cm以內，經計算超耗降低至35%，效果明顯。 4.3優(yōu)化配合比設計 嚴格控制噴射混凝土的原材質量，特別是對材料含泥量的控制，粗骨料碎石粒徑不超過16mm，級配良好，速凝劑要求供應商對其配方參量進行調整，并且進行試驗，試驗要求初凝時間不大于5min，終凝時間不大于10min，同時速凝劑的存放時間不宜過長，及時使用，調整混凝土拌合過

12、程中外加劑的參數(shù)參量，使混凝土的保塌時間達到2小時及以上。 4.4改進噴射工藝 在施工工藝方面進行改進，才噴射混凝土前對掌子面采用高壓風進行清理，將巖面粉塵清理干凈，同時采用噴霧狀高壓水對巖石表面進行濕潤，增加噴射混凝土與巖面的粘結力；噴射手在噴射混凝土時噴頭應垂直于巖面，噴頭與巖面距離控制在0.6m-1.2m范圍，濕噴機的工作壓力控制在0.1-0.15MPa，對拱墻、拱頂?shù)膰娚鋲毫M行適當調整，減少混凝土的回彈率；嚴格噴射混凝土施工順序，噴射施工順利應該自下而上順序進行施工，每次噴射厚度邊墻控制在不大于15cm，拱頂控制在不大于10cm，噴射手采用螺旋形式進行噴射，待初凝后再進行下一層的噴射混凝土的噴射。 4.5采用“四新”技術 噴射混凝土現(xiàn)場施工采用濕噴機械手大型設備進行施工，通過先進的工裝設備，有效的降低了噴射混凝土的超耗現(xiàn)象，同時對施工功效的提高起到了重要作用。 5結束語