雒文军
中铁六局集团太原铁路建设有限公司 山西太原 030013
摘要：随着交通建设规模的不断发展，工程建设规划设计本着节省施工占地，注重生态环境保护的原则，无论是在铁路、公路还是市政基础设施的建设领域中，隧道工程建设任务的比例不断增多。然而隧道施工中初期支护喷射混凝土作为一项重要施工工序，喷射混凝土的质量不仅关系到隧道整体结构的安全，同时也是项目经营成本控制的关键因素，喷射混凝土的超耗控制问题始终是隧道施工中的一个难题，本文通过对喷射混凝土的超耗原因进行多方面的分析、总结研究，在大量现场试验数据的支撑下，从隧道开挖的光面爆破施工、喷射砼的配合比、施工工艺等控制措施方面，总结确定了适合现场实际的施工参数，大大降低了现场喷射砼的超耗，既保证了隧道初期支护喷射混凝土的施工质量，又降低了由于损耗带来的施工成本，取得了良好的经营效果。
关键词：隧道 喷射混凝土 超耗原因 措施 成本控制
隧道施工中初期支护喷射混凝土作为一项重要施工工序，喷射混凝土的质量不仅关系到隧道整体结构的安全，同时也是项目经营成本控制的关键因素，喷射混凝土的超耗控制问题始终是隧道施工中的一个难题，本文通过对喷射混凝土的超耗原因进行多方面的分析、总结研究，在大量现场试验数据的支撑下，从隧道开挖的光面爆破施工、喷射砼的配合比、施工工艺等控制措施方面，总结确定了适合现场实际的施工参数，大大降低了现场喷射砼的超耗，既保证了隧道初期支护喷射混凝土的施工质量，又降低了由于损耗带来的施工成本，取得了良好的经营效果。
1工程概况
山西静兴高速公路大万山隧道工程，位于山西省吕梁市岚县与兴县交界的吕梁山脉大万山，隧道设计为左、右线分离式隧道，两洞间距为35m，左线起止里程桩号为ZK35+306-ZK45+685，全长10379m；右线起止里程桩号为K35+212- K45+702，全长10490m，隧道总体走向呈西北方向，设计最大埋深696.71米，为特长隧道，采用新奥法原理设计。我单位承建隧道进口的施工任务，折合单洞长为10482m，根据设计图纸计算，该隧道初期支护喷射混凝土总方量共计52830m3。
2现场实际施工状况
大万山隧道进口于2017年6月1日开始进洞施工，截至2017年12月31日，以施工完成地段围岩为Ⅴ级围岩，隧道左线开累进尺27.6m，设计喷射混凝土284.83 m3，隧道右线开累进尺148.2m，设计喷射混凝土1529.42m3，左、右洞共计1814.254 m3，实际实用喷射混凝土数量4898.48m3，超耗3084.23 m3，超耗比例达到170%，通过对初期支护喷射混凝土的经济核算，按照939元/m3单价计算，由于喷射混凝土这一项超耗严重的因素，导致喷射混凝土的经济损失为939*3084.23=289.6万元，
3喷射混凝土超耗原因分析
3.1喷射混凝土运输引起的超耗
喷射混凝土施工采用湿喷施工工艺，由项目部混凝土拌合站统一、集中生产配送，搅拌站至隧道混凝土运输距离约为1km，其中300m的运输便道处于大坡度处，坡度为13%，运输罐车额定容量为8m3/车，在现场大坡度施工便道上发现有大量的抛洒混凝土，随即对混凝土的运输进行原因分析，经了解混凝土拌合站在生产装车时按照混凝土罐车8m3/车的额定容量进行装载，在混凝土搅拌站按照额定容量进行装车，运输车辆在坡道上行驶，运输罐车内的混凝土发生倒流，未考虑到运输便道坡度影响的因素，通过现场试验测算统计，混凝土损失在0.8m3-1.5m3之间，平均每车损耗1.16 m3，损耗率达17.42%，详细测算数据见附表1。
3.2掌子面轮廓线超挖引起的超耗
隧道开挖光面爆破超挖严重的现象，是引起初期支护喷射混凝土的超耗的一个重要原因，在光面爆破实施过程中，对整改开挖过程进行全程盯控统计，首先发现施工人员在炮眼钻进过程中操作不规范，钻杆钻进角度控制较差，特别是在拱部施工过程中，由于施工高度空间受限，钻杆角度偏大，炮眼深度4m，钻进至孔低，偏离轮廓线位置较远，炮眼钻进随意性；其次周边炮眼的间距在80cm-90cm，未按照爆破施工方案及技术交底的理论指导爆破参数进行布置，炮眼数量严重不足，同时单孔装药量较大，未根据围岩情况调整装药结构，通过几个循环的爆破断面测量，隧道设计轮廓线与实际轮廓线比较，超挖30cm-40cm之间，平均超挖35cm，设计每延米混凝土量为10.32m3，喷射厚度28cm，超挖部分每延米引起超耗量为12.9m3，超耗率达125%，详细统计数据见附表2。
3.3喷射混凝土配合比引起的超耗
3.3.1原材料地料原因
喷射混凝土过程中经常出现堵管现象，造成混凝土损耗。按照相关要求，喷射混凝土原材采用5-10mm碎石，砂子采用中粗砂，通过对原材料质量的检验，发现喷射混凝土所用原材碎石、中粗砂的含泥量达到规范所要求上限，且级配不均匀，从而使拌制的混凝土和易性及粘结性较差，同时由于外加剂的保塌时间较短，运输至现场后不能及时施工，罐内存放时间达1小时后，无法达到喷射混凝土的塌落度要求，致使喷射混凝土无法正常喷射至初期支护岩面上或喷射到岩面上的混凝土发生掉落，导致喷射混凝土超耗。
3.3.2速凝剂原因
速凝剂在现场存储采用钢板自制水箱进行存储，速凝剂在进场后经检验合格后方可进行使用，但速凝剂存放一定时间后会发生沉淀，自身的配方参量比例发生变化，在抽取喷射混凝土所需速凝剂时，未及时对存储容器内的速凝剂进行整体均匀搅拌，造成抽取所使用的速凝剂配方无法起到速凝作用，导致喷射混凝土不能及时凝固，回弹量较大，超耗严重。
3.3.3速凝剂掺量原因
喷射混凝土过程中，速凝剂的掺量不准确，速凝剂的计量采用湿喷机自带的自动液压泵设备定量加入，但由于长时间施工使用过程中，输送管路未进行及时清理，造成管路污垢较多，造成速凝剂掺量计量不准确，理论配合比水泥：砂：碎石：减水剂：速凝剂：水为1：1.71：1.71：0.01：0.05：0.37，速凝剂掺量为25kg/m3，实测速凝剂掺量为0.04%，即20kg/m3，速凝剂掺量不足，与混凝土不能有效的发生作用，导致混凝土不能及时凝固，回弹较大，超耗严重。
3.4喷射混凝土施工工艺引起的超耗
在现场观察喷射混凝土喷射手在进行喷射作业过程施工工艺、方法不符合技术交底要求，首先喷射手在喷射前，未对整个岩面采用高压风进行清理，直接进行混凝土喷射作业，其次，操作手未针对边墙、拱顶等不同喷射部位，及时调节喷枪高压风的压力，喷到岩面上的混凝土由于压力过大，引起喷射混凝土回弹较大，最后是在喷射顺序及每次喷射厚度方面施工不规范，喷射顺序随意，同时喷射厚度较厚，同一喷射部位一直喷射至覆盖拱架为止，导致喷射混凝土喷至墙面上，由于自重原因掉落至地面，造成回弹量较大。
4喷射混凝土降低超耗的控制措施
4.1 因地制宜，杜绝运输损耗
根据现场运输便道的坡度情况及车辆罐体的倾斜角度，通过计算，在13%的坡度上运输，容量为8m3罐车，在装载混凝土时，按照6m3进行装载，杜绝由于施工便道坡度及运输设备装载混凝土数量引起的混凝土超耗。
4.2 超挖控制
对于隧道开挖工序认真进行试验分析，根据爆破指导方案中理论爆破参数，通过5个循环进尺的爆破试验，测量断面的结构轮廓尺寸，经过分析对比，检验光面爆破效果。由于围岩强度较高，通过5个循环进尺的试验结果分析，在理论爆破参数的基础上进行爆破参数调整，严格控制炮眼的钻进角度，对周边炮眼间距控制在45cm-50cm之间，同时对掏槽眼的数量进行由4个增加至6个，装药结构采用间隔装药，对炮眼采用炮泥进行封堵，增加爆破效果，通过现场实际操作，隧道超挖控制在了10cm以内，经计算超耗降低至35%，效果明显。
4.3优化配合比设计
严格控制喷射混凝土的原材质量，特别是对材料含泥量的控制，粗骨料碎石粒径不超过16mm，级配良好，速凝剂要求供应商对其配方参量进行调整，并且进行试验，试验要求初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，同时速凝剂的存放时间不宜过长，及时使用，调整混凝土拌合过程中外加剂的参数参量，使混凝土的保塌时间达到2小时及以上。
4.4改进喷射工艺
在施工工艺方面进行改进，才喷射混凝土前对掌子面采用高压风进行清理，将岩面粉尘清理干净，同时采用喷雾状高压水对岩石表面进行湿润，增加喷射混凝土与岩面的粘结力；喷射手在喷射混凝土时喷头应垂直于岩面，喷头与岩面距离控制在0.6m-1.2m范围，湿喷机的工作压力控制在0.1-0.15MPa，对拱墙、拱顶的喷射压力进行适当调整，减少混凝土的回弹率；严格喷射混凝土施工顺序，喷射施工顺利应该自下而上顺序进行施工，每次喷射厚度边墙控制在不大于15cm，拱顶控制在不大于10cm，喷射手采用螺旋形式进行喷射，待初凝后再进行下一层的喷射混凝土的喷射。
4.5采用“四新”技术
喷射混凝土现场施工采用湿喷机械手大型设备进行施工，通过先进的工装设备，有效的降低了喷射混凝土的超耗现象，同时对施工功效的提高起到了重要作用。
5结束语
通过对大万山隧道初期支护喷射混凝土超耗原因的分析，有效的找到了问题的根源，并针对问题采取了有效的改进控制措施，大大降低初期支护喷射混凝土的严重超耗问题，一定程度上控制了项目施工成本，经济效益取得了明显成效。
参考文献：
[1] 《公路施工手册-隧道》，杨林德主编，人民交通出版社，2011
[2] 《建筑材料》，王春阳主编，高等教育出版社，2002
[3] 《铁路工程爆破》，王海亮主编，中国铁道出版社，2005
论文作者:雒文军
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第8期
论文发表时间:2019/5/6
标签：混凝土论文; 隧道论文; 炮眼论文; 速凝剂论文; 初期论文; 原因论文; 现场论文; 《建筑模拟》2019年第8期论文;