董彦 何子玉
中交二航局六分公司
摘要：在隧道工程施工过程中，为了提升隧道施工期间的安全稳定性，隧道衬砌一般是由锚杆、喷射混凝土以及钢筋网等组成，这是当前隧道工程施工中比较常见的支护方法。运用喷射混凝土技术能够有效达到填平补强围岩，防止围岩出现松动以及有效支撑围岩的作用，下文就简要对此种技术在隧道施工中的应用展开分析。
关键词：喷射混凝土技术；隧道工程；应用
一、隧道工程施工中运用喷射混凝土的特点及应满足的要求
1、技术特点
运用此种技术的优点主要有：施工工艺简便，技术完善，可操作性强；湿喷混凝土施工质量能够得到很好的控制，满足设计及验收标准的要求；喷射过程中粉尘和回弹较小，对人体伤害小，能够满足施工环保要求。然而此种技术也具有一定的缺点：湿喷机械要求较高，机械清洗及故障排除较困难。
2、技术要求
2.1喷射作业应分段分片进行，喷射顺序应由上而下；对受喷岩面应用压力水预先湿润，对遇水易潮解的岩层可用压风清除岩面的松石、浮渣和尘埃；在大面积喷射作业前应先对岩面上出露的空洞、凹穴和较宽的张开裂隙进行喷射混凝土充填；喷嘴指向与受喷面应保持90°夹角；喷嘴与受喷面的距离宜不大于1.5m；分层喷射时，后层喷射应在前层混凝土终凝后进行，若终凝1h后进行喷射，则应先用风水清洗喷层表面；喷射作业紧跟开挖工作面时，下一循环放炮作业应在混凝土终凝3h后进行。
2.2喷射混凝土养护应遵守下列规定：宜采用喷水养护，也可采用薄膜覆盖养护；喷水养护应在喷射混凝土完成后立即进行，养护时间不少于5d；气温低于+5℃时不得喷水养护。
二、隧道工程施工中喷射混凝土技术要点
1、混合料的备制。初期支护喷射混凝土标号为C25早强，施工采用电子自动计量搅拌机拌和，投料程序按照砂、石子、水泥的顺序投入上料斗。
1.1优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥，水泥强度等级应大于42.5级。干集料中水泥用量约为375~400kg/m?。
1.2粗骨料采用坚硬耐久的碎石或卵石。粒径不宜大于15mm，喷射聚脂纤维混凝土中的石子粒径不宜大于10mm，骨料级配宜采用连续级配，当选用碱性速凝剂时，石料不得含活性二氧化硅。细骨料采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5，砂率一般为45%~55%，含水率宜控制在5%~7%。
1.3外加剂掺量应为通过试验确定，一般为水泥重量的2%~4%。外掺剂对混凝土及围岩的粘结力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝结时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外）；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。应用液体速凝剂，严格控制喷浆机的流量计输出速凝剂流量，速凝剂掺量与喷射混凝土强度大小成反比，不能用增大速凝剂用量来减少回弹量。速凝剂的最佳掺量严格执行配合比设计要求。
1.4水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质。
2、喷射作业。为提高工效和保证质量，喷射作业应分片进行，每片尺寸为2m长×1.5m宽。
2.1喷射角度及距离。喷嘴与岩面的角度，一般应垂直岩面，边墙喷射宜将喷嘴略向下俯10°左右，使混凝土束喷射在较厚的混凝土顶端；拱部尽可能以直径方向喷射，当受喷面被格栅、钢筋网复盖时，可将喷头稍加倾斜，但不宜小于70%。喷嘴和受喷面的角度太小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动。产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。喷射距离以混凝土最小回弹和最高的强度来确定，一般以能看清喷射情况，使料束集中，回弹量最小为宜，一般为0.6~1.2m。喷嘴处风压一般控制在0.3~0.5MPa。
掺速凝剂净浆及硬化砂浆的性能要求
净浆凝结时间（min）不迟于1d抗压强度（MPa）不小于28d抗压强度（MPa）不小于
初凝终凝
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2.2喷射厚度。分层喷射，一次喷射厚度不宜超过4~6cm，两层喷射的时间间隔为15~20min。第一层喷厚5cm左右，待硬化并强度达到5~8MPa后，继续分层喷射达到设计厚度。第一次喷射后终凝后间隔1h以上且初喷表面已蒙上粉尘时，应用高压气体、水清洗干净受喷面。第一层喷射时应在设计确定的断面位置埋设厚度量测组件。
2.3喷射顺序。喷射作业应分段、分层自下而上进行，按照先边墙后拱脚，最后喷射拱顶的顺序。
2.4喷头运动方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆喷前先找平受喷面的凹处，再将喷头成螺旋形或“S”形缓慢均匀移动，每圈压前面半圈，绕圈直径约30cm，每次喷射长度视速凝效果而定，每次喷射长度宜为3~4m，力求喷出的混凝土层面平顺光滑。
三、喷射混凝土技术在隧道工程施工中的具体应用
1、操作人员在对混凝土喷射机进行操作的过程中，必须严格按照操作规程的要求进行施工。由于喷射的过程中，液体速凝剂会在喷嘴位置处形成雾化现象，而且还会和混凝土结合，并发生反应，所以当混凝土喷射到围岩表面时，会在2～3min左右的时间内完成初凝，并在10min内终凝，故此，在喷射时必须对混凝土的坍落度进行有效控制，喷拱时应当将坍落度控制在8～10cm之内，边墙喷射时则应当控制在12～16cm以内。
2、模板的设计和安装是挂膜湿喷技术的关键环节，在对模板进行设计时，要遵循易于拆装的原则；安装模板时，可以借助直卡和弯钩卡将模板牢靠固定在工字钢拱架上。
3、在进行挂膜湿喷混凝土时，应当对以下几点加以注意：在安装架立型钢拱架时，控制好型钢拱架的间距，一般间距为60cm。在安装架立完成后，直接进行初喷施工。初喷施工要保证喷射混凝土的完整性、均匀性，并要求混凝土与岩面紧密结合，将混凝土喷射厚度控制在3cm；在完成第1榀型钢拱架的安装架立时，应当安装1块高度为25cm的模板，采取左右对称交替的施工方式进行施工；喷射混凝土作业时，既要保证喷嘴对准混凝土仓面，也要保证喷嘴垂直于岩面；由于模板易于安装和拆卸，所以可在混凝土喷射施工时，采取边喷射边拆除或安装模板的施工工艺；在施工中，利用高压风将混凝土喷射到岩面后，要将混凝土挤压密实，确保混凝土高度控制在100cm，并且要求混凝土喷射施工始终处于连续施工状态，以保证施工质量；拱顶喷射应当至少进行3～4次，直至混凝土喷满为止，最后封口密实即可。
四、喷射混凝土试验检测控制措施
1、喷射混凝土厚度检验方法
1.1喷层厚度可用凿孔（喷后8h内）或激光断面仪、光带摄影等方法检查；检查断面厚度，若发现厚度不够，应及时补喷。
1.2每10延米至少检查一个断面，从拱顶中线起每隔3m凿孔检查一个点.
1.3合格条件：（1）每个断面拱、墙分别统计，全部检查孔处喷层厚度应有60%以上不小于设计厚度，平均厚度不得小于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的1/2，且≥50mm。在软弱破碎围岩地段，喷层厚度不应小于设计规定的最小厚度，钢筋网喷射混凝土的厚度不应小于6cm。（2）当发现喷射混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗漏水情况时，应予修补，凿除重喷或进行整治。
2、喷射混凝土粘结强度试验方法
2.1喷射混凝土与岩石或硬化混凝土的粘结强度试验可在现场采用对被钻芯隔离的混凝土试件进行拉拔试验完成，也可在试验室采用对钻取的芯样进行拉力试验完成。
2.2试件直径尺寸可取50~60mm，加荷速率应为每分钟1.3~3.0MPa；加荷时应确保试件轴向受拉；
2.3喷射混凝土粘结强度试验报告应包含试块编号、试件尺寸、养护条件、试验龄期、加荷速率、最大荷载、测算的粘结强度以及对试件破坏面和破坏模式的描述。
3、喷射混凝土抗压强度标准试验方法
3.1喷射混凝土抗压强度标准试块应采用从现场施工的喷射混凝土板件上切割或钻心法制取。最小模具尺寸为450mm×450mm×100mm（长×宽×高），模具一侧边为敞开状。
3.2标准试块制作应符合下列步骤：（1）在喷射作业面附近，将模具敞开一侧朝下，以80°（与水平面的夹角）左右置于墙脚。（2）先在模具外的边墙上喷射待操作正常后将喷头移至模具位置由下而上逐层向模具内喷满混凝土。（3）将喷满混凝土的模具移至安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。（4）在潮湿环境中养护1d后脱模。将混凝土板件移至试验室，在标准养护条件下养护7d，用切割机切掉周边和上表面（底面可不切割）后加工成边长100mm的立方体试块或钻芯成高100mm直径为100mm的圆柱状试件，立方体试块的允许偏差，边长±10mm，直角≤2°。喷射混凝土板件周边120mm范围内的混凝土不得用作试件。
3.3加工后的试块继续在标准条件下养护至28d龄期，进行抗压强度试验。
总结喷射混凝土的施工过程控制，要严格控制混凝土稳定性，严格控制速凝剂掺量，保证混凝土质量，喷射拱顶部位要通过试验选择适宜的压力，以防喷射混凝土层与岩层或土层脱空，这是施工过程常出现的质量问题，是过程控制的核心。
结束语
通过研究隧道喷射混凝土施工关键技术，实践表明，在适宜的地质条件下，隧道施工中运用湿喷射混凝土技术，其结构新颖、支护可靠、减少污染，缩短了施工工期，降低了施工成本，为同类型工程施工积累了经验，具有广阔的推广应用前景。
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[4]高速铁路隧道工程施工质量验收标准 TB10753-2010
论文作者:董彦,何子玉
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/15
标签：混凝土论文; 厚度论文; 隧道论文; 作业论文; 喷嘴论文; 围岩论文; 技术论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;