摘要：喷射混凝土作为现代隧道工程施工中一种最常见、最基本的支护形式和方法之一，该工艺通过利用喷射设备，把混凝土喷射到结构物表面，从而起到了保护和加强结构物的作用。它可以很好地解决传统的干喷工艺中存在的粉尘大、回弹高、混凝土质量不稳定三大技术难题，而且操作简单灵活，施工效率高，提高了喷射混凝土质量，在隧道中得到广泛应用。从目前工程实践情况表明，施工人员在实际施工中，无法正确认识到喷射混凝土在隧道支护工程中的重要地位，因此与其他施工技术相比，喷射混凝土技术具有较大的落后性，这使得在隧道支护结构施工中，喷射混凝土施工技术成为一个薄弱的环节。
关键词：湿喷混凝土技术；隧道地铁施工；应用
一、工程概况
青岛市地铁8号线矿山法区间大涧站~红岛火车站区间，位于青岛市城阳区河套街道，主要采用台阶法和全断面法施工，钢筋格栅和钢筋网片锚喷支护。区间为双洞双线设计，单线长约3055m，初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺，共需喷射混凝土量为15434m3，设计混凝土强度等级为C25。
二、湿喷混凝土施工技术概述
1、湿喷混凝土施工技术原理
湿喷混凝土施工技术是将速凝剂与混凝土进行拌和，然后用喷射机将拌和好的混凝土直接喷射于建筑表面，从而使建筑的外部结构得到进一步加强，实现保护建筑结构，加强建筑强度的目的。喷射混凝土技术在施工过程中主要是通过高速的射流来实现混凝土的密实，其在喷射后不需要进行振捣。因为施工过程简单方便，施工速度快，因此喷射混凝土施工技术在隧道工程施工中得到了极为广泛的应用，湿喷混凝土施工与干喷混凝土施工性能对比如表1所示。
表1 干、湿喷混凝土施工性能对比表
2、喷射混凝土的作用
在工程施工中应用喷射混凝土能够对于露出的缝隙进行填充，从而有效提升围岩的强度，确保结构的稳定性。在施工过程中因为混凝土能够与围岩进行有效的接触，能够对大面积的围岩进行牢固的接触，因此往往是最好的支护方式。在隧道施工过程中通过在隧道内进行混凝土的喷射可以使混凝土的应力有效地分散到围岩上，从而有效避免隧道内发生局部的应力集中，避免了隧道内的局部脱落。在隧道施工过程中，应用喷射混凝土施工技术还能够对围岩的凹面进行填充，这样能够有效避免应力的集中，对软弱层进行强化，并且在隧道开挖以后可以通过喷射混凝土技术及时实现对围岩的覆盖，避免其发生风化。
三、选择原材料及确定配合比
1、选择原材料
（1）水泥：采用海螺牌普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5MP，各项性能指标符合设计和规范要求。（2）砂：宜采用坚硬、耐久的中粗砂，项目部经过对当地砂、广宁砂、机制砂细度模数、含泥量等指标的对比，最终采用细度模数一般为2.6～2.9之间，含泥量不可大于2%的广宁砂。其他技术指标经过检测，符合设计和规范要求。（3）碎石：隧道开挖所排出石渣岩性以变质砂岩为主，质地坚硬，是较好的施工原材料，为了就地取材、降低成本，项目部隧道湿喷混凝土采用的碎石，由隧道石渣加工而成，加工后的碎石粒径范围为4.75～9.5mm连续级配，含泥量不超过2%，加工后的碎石指标经过检测，符合设计和规范要求。（4）液体速凝剂：采用无碱速凝剂，速凝剂的用量也应通过试验确定，一般为水泥质量的3%～5%。满足标准掺量时，与水泥浆初凝时间≤5min，终凝时间≤10min。
2、确定配合比
本次工程喷射混凝土设计等级为C25。工程师需要根据湿喷混凝土工艺要求进行设计配合比，而且还必须考虑到混凝土的可泵性以及混凝土在受喷面上的附着性。首先，工作人员要在试验室进行配合比的筛选，接着再进行实地喷射试验。经过试验，本次工程选用的混凝土配合比为1:4的灰骨比；0.45～0.50的水灰比；每立方喷射427kg混凝土水泥用量；每立方喷射19.2kg的混凝土掺速凝剂。在具体的喷射混凝土施工过程中，还需要根据具体情况对施工配合比进行调整，重点考虑的因素包括砂的含水率及碎石的含水率。
四、湿喷混凝土施工工艺
1、施工前的准备
①先检查受喷面轮廓尺寸并对其进行修整，以便让它达到设计要求，另外要清除干净那些松散、破碎的部分。②对于那些容易渗水的地段，需要事先做好防排水处理。③对需喷射的岩面进行清洗。一般可以采用高压水枪清洗的方式，确保岩面干净，同时其上不存在破碎的岩石块。确认清洗干净之后，方可对岩面进行混凝土的喷射施工。④需要在喷射混凝土施工作业位置处设置脚手架和工作平台。⑤对机械、安全阀、管道以及压力表进行检查，确保它们的完好性，然后再进行试运行。⑥把设计好的喷层厚度标志标识到拱顶、边墙或者压面上。
图1 隧道喷射混凝土施工
2、湿喷混凝土技术要点
①在进行混凝土的拌制施工时，需要按照一定的顺序进行各种材料的添加，一般先添加砂、之后按照碎石、水泥以及水的顺序进行各种材料的施加，用全自动计量强制式搅拌机进行搅拌，把配置好的配料加入复合泵剂后进行2～4min的搅拌，确保混凝土的拌和质量。②为了防止干净岩面受到回弹料的污染，需由下往上并以S曲线从隧道最底部移动进行喷射混凝土。等到前一次混凝土终凝后才能进行后一次喷射，如果再次喷射时间超过终凝后1h以上，就需对混凝土表面用风水进行清洗。③混凝土在进行喷射时，应当严格控制风压。从以往工程实践经验表明，对于风压过小，会对喷射力造成削弱，从而无法满足应有的混凝土粘贴密实度。对于风压过大时，则会造成刚喷射到结构物上的混凝土被吹走。以上两种情况均会造成骨料反弹变大，从而直接增加了回弹。通常开机操作的起始风压要求不能小于0.5Mpa，并且风压要结合喷头出料情况进行适当调整，边墙风压要控制在0.3～0.5间，而拱部则控制在0.4～0.65之间。④在喷射混凝土施工之前，需要预先确定适宜的初喷层厚度，一般情况下，需要考虑的因素包括围岩类别和水文地质情况。综合考虑本工程的具体情况，最终确定的初喷混凝土厚度为4～5cm。⑤在对无钢筋网进行喷射时，要尽量把喷嘴垂直于岩面90度角，另外还需要偏向刚喷射部分（且倾斜度不超过10度角之内），并且以0.8～2m的间距进行，这样有利于增加混凝土的密实度。
五、湿喷混凝土施工注意事项
在进行湿喷混凝土施工之前一定要先对湿喷机以及送料管内部进行湿润，一般以水泥浆进行湿润。并且在湿喷混凝土施工完成的第一时间对湿喷机以及送料管的内部进行清洗，否则内部混凝土凝结后将会影响设备的使用。在湿喷过程中应控制好湿喷机的风压，一般保持在0.15～0.2MPa范围内。
在湿喷混凝土施工过程中如果遇到渗水段，应根据渗水的具体情况进行处理，如果渗水段的渗水量较小，应先用压缩机进行吹干处理，待其表面干燥以后再按照正常的施工顺序进行施工。如果发现渗水段渗水量较大，应在施工之前先减少水的用量，然后拉近喷射的距离，并加大速凝剂的含量，先对渗水围岩进行止水处理，等到止水以后再按照正常的施工工艺进行施工。
结束语
综上所述，应用湿喷混凝土施工技术，能够有效解决传统混凝土施工的难点，具有生产效率高、回弹率低、粉尘少、稳定性较高等应用优势。
参考文献
[1]徐帮树，杨为民，王者超，等.公路隧道型钢喷射混凝土初期支护安全评价研究[J].岩土力学，2012，33(1):248－254.
论文作者:王金阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：混凝土论文; 隧道论文; 围岩论文; 风压论文; 施工技术论文; 碎石论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第12期论文;