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摘要：进入21世纪以来，在社会经济稳步发展的背景下，我国高速公路及高铁建设工程事业发展迅速。其中，大长隧道的比例越来越大，考虑到使大长隧道施工的安全性得到有效保障，有必要合理科学地应用施工技术。其中，混凝土机械手湿喷技术在大长隧道应用广泛。本课题以石会隧道为例，对混凝土机械手湿喷技术在其中的具体应用进行分析，希望以此为大长隧道工程施工质量的提升提供一些具有价值的参考建议。
关键词：混凝土机械手湿喷技术；大长隧道；施工质量
对于大长隧道来说，要想使施工的质量及安全性得到有效保障，便有必要加强隧道初期支护作业，合理应用支护技术。其中，传统的干喷法难以满足隧道施工的质量及环保等要求，并且在作业效率方面偏低[1]。因此，随着技术的进步，提倡使用混凝土机械手湿喷技术；该项技术的使用，既能够达到提升施工效率的目的，又能够确保施工的质量及安全性。鉴于此，本课题针对“混凝土机械手湿喷技术在大长隧道中的应用”进行分析具备一定的价值意义。
一、工程简述
以石会隧道为例，本隧道工程采用设计线间距11.1m～37.6m的小净距+分离式组合隧道结构形式。隧道左线起讫桩号为：K74+715～K76+539，长1824m；隧道右线起讫桩号为：YK74+759.5～YK76+600，长1840.5m。隧道采用双向四车道，属长隧道，隧道最大埋深约为443m。隧道围岩主要为Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅳ级围岩2888m，Ⅴ级围岩776.5m。Ⅳ级围岩主要分布在洞身，Ⅴ级围岩主要分布在隧道进出口[2]。考虑到本隧道工程施工效率及质量的提升，采取了混凝土机械手湿喷技术。
二、机械手湿喷工艺分析
（一）机械设备的准备
在初期施工过程中，喷混凝土施工作业使用小型湿喷机具，然而基于实际施工期间，发现小型湿喷机施工存在一些较为明显的问题，比如：在环境污染指数上比较高，在外加剂掺量上不准，并且有施工盲区存在等。当存在这些问题的情况下，隧道施工的质量便难以得到有效满足。所以，有必要做好机械设备的优化准备工作。采用国产五新隧装WXCHPZ5B湿喷机械手，该湿喷机械手喷射混凝土的速度可达到25m3/h，由混凝土泵、喷射臂、液压系统以及高压清洗水泵灯设备组成[3]。此外，还有必要配套JS120拌合机，并配套混凝土运输车2-4台，以满足实际施工的需求。
（二）混凝土配合比
对于喷射混凝土来说，其配合比和喷射混凝土的强度以及回弹率存在非常密切的联系。结合设计强度对水灰比加以确立之后，在喷射混凝土配合比设计过程中，需将主要工作侧重于混凝土和易性与速凝剂选择方面，确保坍落度掌控在8-12cm，并确保其具备很好的黏聚性，将混凝土回弹率控制在15%范围内。
（三）速凝剂的添加
基于喷混凝土过程中，WXCHPZ5B湿喷机械手配置了液态速凝剂计量系统，确保速凝剂的准确添加，确保速凝剂的最优化掺量。结合具体情况，经液态添加剂计量输送装置调整速凝剂的掺量，通常起拱线以下使用3%的速凝剂掺量，起拱线以上则使用5%的速凝剂掺量，拱部使用7%的速凝剂掺量[4]。
三、湿喷机械手喷射工艺流程作业要点分析
在上述分析过程中，对湿喷机械手喷射工艺要求有了一定的了解。为了提高湿喷机械手喷射工艺施工的质量，还有必要掌握具体的工艺流程作业要点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总结起来，湿喷机械手喷射工艺流程作业要点如下：
⑴在混凝土方面，确保最大粒径≤16mm，并将坍落度控制在8-12cm范围内；在工作风压方面，需确保稳定性，由于机械手本身配置了空压机，所以将工作风压控制在0.4MPa到0.6MPa较为合理；与此同时，工作风压的大小和混凝土的和易性存在关联性，和易性越好，则所需要的工作风压则偏小，相反则比较大。
⑵在喷射之前，基于机械手抵达作业区域之后，有必要采取自带高压风清理岩面一次，并对受喷面上的浮沉以及岩屑进行清理，确保初喷混凝土和岩面之间的有效粘结，从而确保喷射混凝土的附着力得到有效提升。
⑶对于机械手操作工作人员，需掌握必要的操作技术，在喷混凝土期间，确保机械手喷头和岩面保持垂直，相距在0.8-1.2m范围当中，并且确保喷射混凝土进行区域划分，并完成分层喷射。基于底部朝拱部自下而上喷射，从整体上先初喷1层，将喷射的厚度控制在3-5cm，进一步进行复喷，达到设计厚度即可[5]。
⑷在喷射期间，第一层初喷很重要，因为速凝剂的初凝与终凝均需经过一段时间，如果初喷厚度偏高，则易导致速凝剂还没有凝结，再次喷射的混凝土便覆盖上，进一步导致回弹变大。所以，操作工作人员有必要结合喷射位置的差异，对喷混凝土速率与速凝剂的掺加量进行合理调整；将边墙喷混凝土速率控制在18-20m3/h，将拱部喷混凝土速率控制在15m3/h；将边墙喷混凝土速凝剂掺加量控制在3-5%，将拱部喷混凝土速凝剂的掺加量控制在7%。
⑸确保混凝土供料的持续性，基于喷射期间容易发生停机的情况，进一步易发生喷头位置堵管的情况，如果出现堵管情况，则会造成作业时间延后；因此，需对此情况多加注意。此外，在喷射完成之后，喷射机械手需驶离作业区域，基于洞外根据相关操作规程进行作业，并做好喷射机械手的维护及保养作业。
四、湿喷机械手喷射施工质量保障策略
为了使湿喷机械手喷射施工的质量得到有效提升，还有必要掌握喷混凝土平整度的掌握。因为湿喷混凝土使用的是分层喷射方法，并且混凝土自身附着力非常好，所以喷射混凝土的平整度及密实度一般能够得到有效保障，可以达到喷射混凝土表面平整及内部密实的效果。经实践，需遵循“动大臂，移小臂”的操作要点，在对大小臂进行协调旋转的基础上，能够控制小臂行程速度，进一步使移动喷射由点到线再到面得到有效保障，从而使喷射混凝土的平整度得到全面提升。
与此同时，还有必要控制喷混凝土的强度与厚度。对于喷射混凝土强度来说，有必要从配合比配制以及水灰比的控制着手，确保喷射混凝土的生产质量。基于喷射期间，喷射机械手需经混凝土泵，把生产的混凝土于喷头位置，然后采取设备自带液态添加剂计量输送装置，合理科学地添加速凝剂，确保不同位置的喷射混凝土和速凝剂之间完全融合，从而使喷射混凝土的强度得到有效保障。
五、湿喷机械手施工效率
机械手施工是高机械化程度的作业，施工过程中只需要2人便可以控制整个施工过程，而且WXCHPZ5B湿喷机的施工效率是普通湿喷机的3～5倍。现场按照每开挖循环进尺3ｍ来计算（单洞Ｖ级围岩）的喷射混凝土作业，湿喷机械手施工的效率等同于4～5台普通湿喷机同时作业的效率，每台普通湿喷机的操作人员需要6人，完成同样的工作效率湿喷机械手可以节省22～28个劳动力。
结语
通过本课题的探究，认识到混凝土机械手湿喷技术在大长隧道当中的应用非常关键，需掌握混凝土机械手湿喷工艺流程以及工艺要点。与此同时，使喷混凝土平整度以及喷混凝土强度、厚度得到有效保障，进一步促进整体施工质量及安全性的提升。
参考文献：
[1]郑渊.湿喷机械手在高速铁路隧道施工中的应用[J].中国设备工程,2017,(05):114-115.
[2]丁国新.大型喷射混凝土机械手湿喷工艺施工工法[J].科技创新导报,2017,14(07):53-54.
[3]李俊均.基于机械手施工的隧道湿喷混凝土质量主要影响因素研究[J].公路交通技术,2017,33(03):82-87.
[4]贾小平.混凝土湿喷机械手在成兰铁路的应用[J].建筑机械,2016,(03):29-31.
[5]钟晓杰.浅析混凝土喷射机械手在隧道施工中的优势[J].科技经济导刊,2016,(04):54.
论文作者:刘威杰
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第13期
论文发表时间:2017/12/15
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