摘要：喷射混凝土是隧道、基坑、变坡等初支结构重要的组成部分，事关施工场地人员设备及结构的安全和后续施工时机的确定。影响喷射混凝土质量的因素很多，本文从混凝土组分材料、配合比、施工工艺等方面分析了混凝土质量和回弹问题，有效解决了现场常见的质量通病和材料超耗问题。
关键词：喷射混凝土；质量；回弹量
喷射混凝土是隧道工程和临边防护工程复合支护中常用的施工技术，其形成的混凝土结构层对围岩起到支护作用。以往的隧道工程实践经验表明，隧道喷射混凝土施工技术具有以下特点和作用：（1）施工时，混凝土的振捣、浇注和运输等工序同步进行，不必进行模板支立，施工方法简单、快捷，施工速度快，能够大幅度降低工程造价；（2）喷射混凝土早期强度较高，达到一定强度后可以使锚杆、钢拱架、喷射混凝土等形成刚性围护结构，有效抵抗四周围岩的变形，有助于围岩自身承载能力的发挥；（3）同普通混凝土相比，喷射混凝土的抗渗性能、早期强度、抗疲劳和抗压强度都有较大的提高；（4）施工初期，喷射混凝土可以认为是柔性结构，在一定范围内可以适度释放围岩变形。
传统的喷射混凝土曾采用干喷法或潮喷法，即把水泥与砂石拌和均匀后运至喷射机处再添加速凝剂，水则在喷口处加入，由于喷水速度不易控制，从而造成混凝土强度波动幅度大。且又因为水与干料混和的时间短而难以均匀，致使施工现场粉尘飞扬，恶化了施工作业环境；湿喷混凝土则与常规混凝土无异，仅是在喷射口处添加速凝剂，利用压缩空气的冲击成型。与干喷法相比，湿喷法可以避免前者存在的不足，并获得较好的施工质量。
1喷射混凝土质量控制
在施工过程中，影响喷射混凝土质量的因素很多，而配合比设计在其中尤显重要，对质量的影响更为突出，直接关系到喷射混凝土强度、施工性、耐久性以及经济性。因此，为了确保喷射混凝土的施工质量，在配合比设计阶段，必须对原材料特性及主要参数进行分析，了解和掌握其对施工质量的影响，从而采取相应控制措施，使配合比设计更合理，喷射混凝土质量更能满足设计要求。
1.1喷射混凝土配合比设计的要求
在进行隧道喷射混凝土配合比设计时，应控制灰骨比不大于1/4，若水泥用量过少，则混凝土的早期强度增长缓慢、回弹量大；若水泥用量过多，则混凝土硬化以后的收缩大，实践经验显示，拌合混凝土作用水泥应控制不大于400kg/m3。喷射混凝土的砂率对其力学性能和施工方法有密切关系，设计时应控制在45~55%以内。当所用水灰比在0.4~0.5范围内时，施工后的混凝土表面平整度高，粉尘和回弹量都降低。若水灰比不在该范围内，会使得混凝土回弹量增大、强度降低。
1.2喷射混凝土对原材料的要求
喷射混凝土原材料主要包括水泥、砂、石子、速凝剂等，提供满足质量要求的原材料是进行配合比设计的基础，也是保证喷射混凝土质量的前提。
1.2.1水泥
喷射混凝土所用水泥强度等级不应低于32.5MPa。因为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥具有与速凝剂相容性好、能速凝、早强、快硬、后期强度较高等特性，应优先选用。
1.2.2骨料
（1）砂：应采用坚硬洁净的中粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率宜控制在5% ～7%，含泥量不得大于3%。细砂会增加喷射混凝土干缩变形，易产生粉尘，恶化施工环境。
（2）石子：应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不宜大于16mm。卵石光滑干净，对喷射机和输料管路磨损小，有利于远距离输料和减少堵管；碎石混凝土比卵石混凝土强度高，回弹也较少，但对喷射机和输料管路磨损大；
（3）骨料级配：宜采用连续级配。若采用缺失中间颗粒的间断级配，则混凝土拌和物易产生分离，粘滞性差，回弹率较高，抗压强度也会下降。
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1.2.3速凝剂
速凝剂进场应按批对其均质性、凝结时间、抗压强度比及其与水泥适应性和速凝效果进行检验。其初凝时间小于等于5min终凝时间小于等于10min，1d抗压强度大于等于7MPa，28d抗压强度比大于75%。
2喷射混凝土回弹量控制
2.1喷射前有效的准备工作可降低喷射混凝土回弹量
喷射混凝土前应对受喷岩面表面进行处理。一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。若为泥砂质岩面时，应挂设钢筋网（网格宜不大于20×20mm，线径宜小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。隧道工程中一般将喷射工艺简化，没有对受喷面进行处理，将受喷面冲洗后可有效降低回弹量。
2.2喷射混凝土时应分段分块分层进行
喷射混凝土应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段不宜超过6m，分块大小不宜超过2m×2m，严格按照先墙后拱、自下而上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力作用产生滑动或脱空，从而控制喷射混凝土的回弹量。
2.2.1分段喷射混凝土施工
分段喷射混凝土施工时，上次喷的混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再喷射混凝土。
2.2.2分片喷射混凝土施工
分片喷射要自下而上进行，并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，从而降低喷射混凝土的回弹量。
2.2.3分层喷射混凝土施工
分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7～10cm，拱部控制在5～6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2-4h，控制喷射混凝土的回弹量。
2.3喷射速度、喷嘴与受喷面的距离、喷射角度的合理性直接影响回弹量
2.3.1风压的控制
在进行隧道喷射混凝土施工时，应控制输料管长度不超过20m，出料口与喷嘴之间的高度差小于5m。工程实践显示，为了有效控制混凝土回弹，应将喷嘴处的风压控制在0.2Mpa以内，此时空压机上压力表的读数不超过0.45Mpa，为此应将控制风压源处的风压不超过0.65Mpa。在配管或软管的直径、风压输送距离发生变化时，应当根据粘附程度以及喷射状况对空气压力进行修正，偏大或偏小都会增大混凝土的回弹量。
2.3.2水压的控制
喷射混凝土施工时要注意水压的控制，输料管处的风压要低于喷嘴处水压0.1～0.15Mpa，并且控制喷水作业区的水压不小于0.5Mpa，这样才能使喷射混凝土的施工达到最优质量。
2.3.3喷射角度的控制
当喷射表面比较平整时，喷射时应使受喷面与喷嘴垂直，若喷嘴偏离垂直方向，会导致喷射混凝土的密度和强度降低，回弹量变大。
2.3.4喷射方法的选择
由于混凝土自身的重力较大，喷射的混凝土容易出现脱落或滑动现象，为了避免这种情况的发生，喷射混凝土时应当分块、分部、分段作业，从上往下，先喷射两侧的边墙再喷射拱角，最后再喷射隧道的拱顶。喷头要垂直喷射面沿着顺时针方向缓慢移动喷射，这样可以使喷出的混凝土厚度均匀、回弹量小。
结语：
回弹量作为喷射混凝土施工重要经济指标之一，应引起重视。喷射混凝土回弹量的控制可从人员管理、喷射混凝土配合比、骨料级配材料、施工机械、施工工艺等方面把喷射混凝土回弹量控制在理想的范围内。在施工中应经常检验喷射混凝土回弹率的变化，根据施工现场的实际情况进行调整以取得最佳的回弹效果。
参考文献：
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[2]彭泽杨，杨曜，何欣，黎颖聪.回弹法检测高强混凝土抗压强度试验研究[J].四川建筑，2014，02：195-196+199.
论文作者:赵建华
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/28
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