张文明
山西省公路局阳泉分局平定公路管理段 山西平定 045200
摘要：在省内既有的公路隧道衬砌施工 z项目中，衬砌喷射施工技术占据了衬砌施工主导地位，其中，不同喷射施工技术满足了不同环境和工况的隧道施工条件要求。文章对公路隧道衬砌混凝土性能及不同衬砌喷射施工关键技术作为研究对象，对不同衬砌喷射施工关键技术进行分类分析，明确了不同喷射施工技术的优势，为后续的同类工程施工提供了参照。
关键词：公路隧道；衬砌施工；喷射技术
1 公路隧道衬砌喷射混凝土性能概述
通常情况下，对于公路隧道而言，为了延长公路隧道的使用及服役寿命，保护公路隧道围岩、锚杆等荷载支撑结构，提升公路隧道的整体承载能力、刚度及综合稳定性，必须对隧道内拱腰以上进行衬砌覆盖施工。公路隧道衬砌混凝土喷射施工对应的混凝土性能及衬砌结构的荷载稳定性与喷射施工技术密切相关。喷射混凝土施工技术最早应用在地下工程和地下连续墙中，后期随着工程技术的发展，隧道衬砌施工开始引入喷射混凝土施工技术。根据隧道衬砌位置的不同，隧道衬砌结构可以细化为永久性衬砌结构和初期支护衬砌结构两种，永久性衬砌结构又称为单层衬砌，单层衬砌结构不单单局限于混凝土喷射施工的性能要求，为了保证永久性衬砌结构的长期可持续服役能力，还必须关注隧道衬砌的稳定性、耐久性、抗裂性及抗剥蚀性等。相反，初期支护衬砌结构一般为复合型衬砌结构，单层衬砌施工完成后，直接进行二衬施工，保证二衬完全覆盖首层衬砌。不管是哪种隧道衬砌结构，最终目的是保证衬砌结构能够充分发挥出隧道衬砌结构的保护能力，使隧道衬砌结构和围岩结构能够融合为一个整体，提升二者的协调承载和抗变形能力。
2 公路隧道衬砌喷射施工关键技术分析
根据公路隧道的跨径、施工难度、地质条件及设计等级标准等因素，最终确定合理的隧道衬砌施工方式和组织形式，以省内公路隧道衬砌结构施工项目类型而言，最常用的公路隧道衬砌喷射施工技术主要可以分为以下几种类型，即：干式衬砌喷射施工技术、湿式衬砌喷射式施工技术和水泥裹砂衬砌喷射施工技术，除了上述分类方式外，依照喷射施工混凝土中的材料类型，又可以将隧道衬砌喷射混凝土细分为：常用衬砌喷射混凝土、掺纤维衬砌喷射混凝土两种，其中，掺纤维衬砌喷射混凝土根据内部掺加的纤维类型差异又可以细分为：掺钢纤维衬砌喷射混凝土和掺高聚合物纤维喷射混凝土。
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2.1 干式隧道衬砌混凝土喷射施工技术
干式混凝土喷射施工技术在公路隧道衬砌施工中最为常见，属于传统的隧道衬砌混凝土施工技术，将预先拌合完成的衬砌混凝土混合料准备完毕，保证混凝土材料的施工和易性满足设计要求，正式拌合过程中应将具体的拌合过程细分为两段，即：干拌和湿拌，干拌阶段应将混凝土骨料和水泥材料充分混合，干拌完成后紧接着开始湿拌过程，将湿拌完成的混凝土材料直接投入到混凝土喷射机械内，并同步添加一定比例的凝结促进剂，借助空压力将混凝土材料挤压喷射出，在喷射位置添加高压水充分混合，以较高的喷射速率和较高的喷射压力直接喷射到围岩面上。通过工程实践总结发现，干式衬砌喷射施工技术主要缺陷表现在施工控制方面，由于干式样喷射施工技术需要在喷射嘴部借助人工控制阀控制喷射进度和喷射速率，施工过程中必须全程有人调节喷射嘴的工作情况，施工控制难度较大，且在混凝土拌合过程中必须控制好拌合水胶比，衬砌混凝土水胶比控制难度较大，水胶比过小容易导致喷射嘴内部阻塞，影响施工的顺畅性；如果水胶比过大，则将影响衬砌混凝土的承载强度和抗裂性。但是，干式衬砌混凝土喷射施工技术需要的施工机械设备构造简单，后续的维保难度和成本较低，这也是干式施工法的突出优势。
2.2 湿式隧道衬砌混凝土喷射施工技术
湿式隧道衬砌喷射施工技术与干式隧道衬砌喷射施工技术完全相反，湿式隧道衬砌喷射施工技术借助专用的喷射施工机械将预先拌合完成的衬砌混凝土材料装入喷射施工机械内部，在喷射机械的喷射嘴位置同步添加相应比例的凝结促进剂。其中，湿式隧道衬砌喷射施工技术和干式隧道衬砌喷射施工技术的最大区别在于，在喷射过程中不需要人工调整控制阀的工作频率，能够借助衬砌混凝土材料的水胶比和凝结促进剂的添加比例自动完成喷射进度控制，从而显著提升隧道衬砌结构的喷射施工效率和质量，保证隧道衬砌混凝土的承载强度、抗变形刚度及外荷载稳定性。
2.3 水泥裹砂隧道衬砌混凝土喷射施工技术
水泥裹砂隧道衬砌喷射施工技术又称为SEC衬砌喷射施工技术，从本质上分析，水泥裹砂隧道衬砌喷射施工技术是传统干式隧道衬砌喷射施工技术的升级版，是最近几年内广泛流行的一种隧道衬砌喷射施工技术，通过工程实践检验可知，使用SEC衬砌喷射施工技术能够明显降低隧道衬砌的回弹值，对于降尘抑尘有不可替代的重要作用。在施工实践中，水泥砂浆裹砂喷射施工技术是较为成熟的喷射施工技术之一，该技术的单次衬砌喷射厚度较大，能够与隧道围岩妥善贴合，明显提高隧道衬砌结构的承载能力和抗变形刚度，借助裹砂技术能够一定程度降低水泥掺加量，控制混凝土凝结过程中的水化热值，从而控制隧道衬砌开裂病害的出现和扩展。但是，水泥裹砂喷射施工技术在前期拌合过程中必须同时启动两条原材料供给线路，施工前期成本总体投入较大。但使用该拌合方式拌合的衬砌混凝土的泌水病害得到显著抑制，衬砌混凝土结构的承载强度、密实度等参数得到明显提高。综上所述，水泥裹砂隧道衬砌喷射施工技术的各项综合性能和施工后的衬砌结构的承载能力和可持续服役性能均明显超过干式隧道衬砌喷射施工技术和湿式隧道衬砌喷射施工技术。除了常规施工工况外，采用水泥裹砂衬砌喷射施工技术能够满足隧道衬砌内部涌水条件下的衬砌喷射施工作业，通过水泥裹砂衬砌喷射施工技术能够显著控制隧道衬砌的渗透病害，可以辅助进行衬砌防渗处治。
3 总结
综上分析可知，在公路隧道衬砌施工过程中，必须重视衬砌结构的喷射施工技术质量，结合隧道工况制定差异化的喷射施工方案，并选定合理的喷射施工技术类型。本文提出的几种常用的隧道衬砌喷射施工技术已经得到工程实践的检验，可以在后续的同类工程项目中推广应用。
参考文献
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作者简介
张文明，1967年9月，山西平定人，工程师，本科，主要从事公路工程施工及管理工作。
论文作者:张文明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年14期
论文发表时间:2019/10/15
标签：隧道论文; 施工技术论文; 混凝土论文; 结构论文; 公路论文; 水泥论文; 干式论文; 《建筑学研究前沿》2019年14期论文;