中国水利水电第九工程局有限公司 贵州贵阳 550081
摘要：湿喷混凝土技术在隧道施工中应用是近年来的一种新型的施工技术，在国内得到了普及。本文结合笔者的工作经验，以一个实际的工程为例，系统的探讨了湿喷混凝土技术的具体施工工序、施工要求、配合比设计、养护等内容，以期为同行提供参考。
关键词：湿喷混凝土技术、隧道施工、支护、应用
导言
湿喷混凝土技术与干喷相比，能够降低隧道内的颗粒污染等问题，并且能够提高前期支护中混凝土的覆盖层的光滑度和均匀度。在甘孜州巴拉路(夏邛至拉哇段)工程隧道的施工中采用了这一湿喷混凝土技术，本工程隧道为K0+222.579m～K2+220m洞段，隧道断面型式均为圆型断面，隧道净空尺寸为9m(宽)×5.62m(高)，其中行车道宽2×3.50m；在行车道两侧设0.25m的侧向宽度排水沟和0.75m宽的人行道。隧道采用复合式衬砌，初期支护由喷混凝土（网喷混凝土）、锚杆和钢拱架等组成，二次衬砌根据围岩级别采用不同类型的钢筋混凝土衬砌。该工程中保证了喷射混凝土的均匀性、密实性、厚度和强度等各项指标，并解决了前期支护施工、塌方处理、粉尘等问题，为此本文以此工程为例进行分析。
1 隧道施工湿喷混凝土配合比工艺
1.1 原材料检验
在施工时，严格把握原材料进场检验，进场的水泥要有出厂质量证明书和检验报告，没有出厂证明文件的，不允许进场。进场后分标号和批次抽样检验，检验合格后方可投入使用，抽检不合格的，要拒绝使用，并清退出场。水泥抽检频率以同一批次、同一标号200t抽检一次。
砂、石料等原材料进场后外观检验含泥量、级配、碎石针片状等，不符合要求的不允许进场。砂、石料检验以200m3为抽检批次。
本工程的使用的原料要求为：水泥采用32.5的硅酸盐水泥；砂的细度模数不小于2.7，含泥量不大于3％；石子的最大粒径不大于40mm，级配为2～3级，含泥量不大于1％，不得有泥土块，或泥土包裹石子表面，针片状颗粒含量不大于15％；原材料采用强制式搅拌机搅拌。水泥及砂先干拌1～1.5min，达到颜色均匀后，再加入石子及水搅拌1.5～2.0min，形成均匀的拌合物；混凝土拌合物从搅拌机卸出至灌注完毕所需时间为40～60min；采用机械震捣，不得用人工震捣；连续养护时间不得少于28d，并避免在5℃以下施工。
1.2 配合比设计
喷射混凝土配合比，应通过室内试验和现场试验选定，并应符合施工图纸要求，在保证喷层性能的前提下，尽量减少水泥和水的用量。速凝剂以及其它外加剂的掺量应通过现场试验确定，喷射混凝土的强度应符合施工图纸要求，配合比试验成果应报送监理人。拌制混和料严格按配合比配料，采用机械现场拌制，电子自动计量。混凝土和砂浆经试验确定配合比，工地专人监控并严格计量。对场区的不同土壤、水源进行详细的调查和取样，对进场的水泥、钢材进行严格取样试验，线上作业时，现场测试人员紧跟测试，及时纠正，确保施工质量。
施工前根据不同的混凝土标号，由工地中心试验室（具有CM认证）进行混凝土配合比设计，本隧道施工所用的混凝土配比有：C20喷射混凝土、C25喷射混凝土、C15普通混凝土、C20普通混凝土、C25普通混凝土、C30普通混凝土、路面抗折C35混凝土、路面抗折C20混凝土、M20砂浆。
2 隧道施工湿喷混凝土施工工艺
隧道工程施工又分为：施工测量、洞口段施工、超前支护、洞身开挖施工、爆破设计、初期支护施工、防排水、洞身衬砌、路面施工、监控量测、防护等工序。其中在初期支护是由湿喷混凝土与拱架构成。本文就以施工顺序，主要分析这些工序的湿喷混凝土施工工艺。
2.1 隧道施工洞口边、仰坡的湿喷混凝土工艺
为保证边坡稳定，支护工程施工在每一层开挖完成后进行，首先清除坡面危石，以保证开挖过程中岩体的稳定及施工设备和人员的安全，然后再进行锚喷支护。洞口支护施工步骤：施工放样→锚杆安设→挂钢筋网→喷射混凝土。其中，喷射混凝土喷射采用C20混凝土，喷混凝土厚度15cm。根据现场施工条件，采用湿喷法施工工艺。
喷射距离和喷射方向：喷射混凝土时，喷嘴在可能条件下，应保持与岩面距离0.8m，喷射方向大致垂直于岩石面。喷射混凝土作业应分段分片依次进行，喷射顺序自下而上，分层喷射时，后一层应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，应先用风水清洗喷层面。喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程：应连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；因故中断喷射作业时，应将喷射机和输料管内的积料清除干净。
2.2 隧道施工初期支护的湿喷混凝土工艺
洞身支护施工步骤：初喷混凝土→施作系统锚杆→挂网→安装钢架→复喷混凝土。初期支护采用复合式支护，每循环支护长度同各围岩段开挖进尺，支护施工紧跟开挖掌子面进行，以确保洞室围岩的稳定和施工安全。
初喷混凝土是在锚杆、钢拱架施工之前进行的，通常进行4cm混凝土喷射。隧道洞内支护施工前，应清除开挖表面松动的岩块、浮渣。喷射混凝土施工作业前，先冲洗岩面，并保持岩面湿润，埋设控制混凝土厚度的检验钢筋，并检查和试运行各施工工作面照明和风水管路。复喷混凝土是在锚杆、钢拱架施工后进行的，结合工程需求，喷射混凝土厚度：A2型衬砌段全环厚度为24cm；B型衬砌段全环厚度为22cm；C型衬砌段拱墙厚度为15cm，无仰拱喷射混凝土；E型衬砌段拱墙厚度为22cm，无仰拱喷射混凝土。中壁法临时支护侧喷混凝土厚度为10cm。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆每循环开挖爆破、排烟、找顶、清理断面后，首先初喷4cm混凝土，然后进行锚杆、钢筋网、钢拱架支护，最后喷混凝土至设计厚度。在开挖过程中对已完成支护设施造成破坏的，及时进行补喷。
2.2.1 湿喷射混凝一般要求
洞身初期支护喷混凝土分初喷和复喷两步进行，另外当掌子面围岩自稳能力较差时，必要时对上部台阶掌子面采用8cm厚喷射混凝土封闭。隧道支护喷射混凝土：A2型为C20混凝土，B、C、E型为C25混凝土。喷射混凝土透气系数≤10－10cm/s。混凝土喷射时加入速凝剂，要求喷混凝土初凝时间不超过5min，终凝时间不超过10min。喷射混凝土采用湿喷技术，机械设备为TK-96型混凝土湿喷机。喷射混凝土的回弹物料不得重复利用，所有的回弹混凝土均须从工作面清除。
2.2.2 喷射工艺
1）喷射机安装调试好后，接通喷射管、喷嘴，接通风管路，先用高压风水吹洗受喷面。2）连续上料，经常保持机筒内料满，在料斗上口安设一层孔径12mm筛网，避免超径骨料进入机内。3）工作顺序：喷射机先开风后上料，喷射手在开风后，初调出水量，喷射时先注水，后出料。根据受喷面和喷出物的情况，调整注水量，以喷后易粘着，回弹小和表面呈湿润光泽。4）喷射部位顺序应分段、分片、分层进行，隧道内纵向3-4m为一段，喷混凝土应自墙向拱的顺序，即在下部起水平方向旋转移动往返一次喷射，然后向上移行，喷射前个别受喷面凹洼处应先找平。5）最佳喷射距离与喷射角度：喷嘴口至受喷面以1.0m为宜,喷射料束以垂直喷面为最佳，不大于10度的倾角。6）喷射料束运动轨迹，环形旋转水平移动一圈并压半圈。环形旋转直径约为0.3m，喷射第二行时，依顺序由第一行起点上方开始，行间搭接约为2～3cm。7）喷射料束旋转速度以及一次喷射厚度：以2秒左右转动一圈为宜，一次喷混凝土厚以不坠落时的临界状态或所需厚度为准，一般控制在5～8cm为宜。8）风压和喂料量，应根据喷射部位的不同进行调整。在喷射拱部位置时，工作风压可控制在0.12～0.15Mpa，喂料量设定为3m3/h。在喷射边墙位置时，工作风压可控制在0.15～0.18Mpa，喂料量设定为4m3/h。
3 隧道施工湿喷混凝土施工养护
3.1 湿喷混凝土的施工养护
喷射混凝土层一般较薄，外表面系数大，当空气中水份不足时，极易发生干缩裂纹，同时所掺入的速凝剂，在一定程度上抑制了水泥的水化反应，影响了强度的发展，所以要加强养生。为防止混凝土的早期干缩产生裂纹，应在拆模后立即洒水养护，使其经常保持湿润，养护时间应遵循有关规定。各级砼养护时间不小于7d。在终凝2小时后喷水（土质地段的受喷面应喷雾化水）养护，当采用普通硅酸盐水泥时养护时间不少于10d；当采用矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥时，养护不得少于14d；气温低于+5℃时，不得喷水养护。
3.2 湿喷混凝土的施工注意事项
喷射前应仔细检查危石并处理，喷射机应布置在安全地带，并应尽量靠近喷射部位，以便司机与喷射手联系，随时调整工作风压。经常检查喷射机出料弯头，输料管和管路接头，发现问题要及时处理。按设计配合比及喷射位置调整液体速凝剂用量，应避免未加速凝剂的料喷出，喷射作业结束时，应将机器和管路中的拌合料用完再停机，关水和断风。经常测定作业区内粉尘浓度，如超过标准应找出原因，采取相应措施。拌合地点距喷射地段较远，速凝剂应在喷射机喷射口加入，若在拌合时加入，则应自加入速凝剂时起，拌合料在15分钟内喷完，否则会影响质量。按配合比投料，计量要准确，定时校验计量器具，施工时风压要稳定，运输道路要畅通，电源、照明应保持良好。喷射人员要穿戴防护用品。
4 湿喷混凝土隧道施工质量控制和检查
4.1 湿喷混凝土隧道施工质量控制
4.1.1 喷层厚度的控制
有锚杆地段利用外露端头作标记，无锚杆地段以插钎作标记，挂网及架设钢拱架地段应考虑保护层厚度。对喷层厚度，抗压等指标，应符合GBJ50086-2001 《锚喷混凝土支护技术规范》相关规定。喷射混凝土时在受喷面制作条形试件，其28d强度不小于设计强度[4]。
4.1.2 补救控制
在施工过程中，还应加强对已支护地段进行经常检查，喷混凝土层是否开裂、掉落等，一经发现应立即补救，采取适当加固处理，如加喷混凝土等。还要防止在施工过程中机械对支护的碰撞破坏。
4.1.3 自然条件影响控制
1）混凝土施工温度不能低于5℃。冬季负温施工覆盖保温养生最少天数不少于21d。养生方式为先洒养生剂，加塑料薄膜保湿，再盖保温材料保温。此外，冬季进行湿喷混凝土施工时，需要在保证混凝土必要的和易性的同时，尽量采用较小的水灰比。用热材料拌制的混凝土，在掺氯盐时，初凝时间不得早于其浇筑终了时间，不采用蒸汽养生。外加剂的掺量按规范要求严格控制。混凝土的拌和时间，根据现场气温、施工条件和养生方法，进行热量损失估算和试验确定。2）雨季施工时，混凝土配合比设计时应加强对砂石骨料的含水量测定，砂石料堆场应采取覆盖措施，作好场地的排水设施，尽量减少砂石骨料含水率，根据砂石骨料含水率的变化，及时调整混凝土配合比，适当减少水灰比，确保混凝土拌制质量。下雨天停止露天混凝土浇筑。
4.2 湿喷混凝土隧道施工质量审查
一方面，试验室对砼的透气性能进行检测或委外检测。抗渗仪的计仪表每年由有资质单位进行专业鉴定，满足国家标准要求。检测控制，以现场随机取样检测为主，制件，标养28天后，每月至少有一次对所用材料取样；室内配制试件检测为辅，以掌握透气系数数量级的变化。每100m3混凝土制作1组标准立方体试件，检测28d强度。试件制作和检测应符合《混凝土试验检测规程》相关规定。另一方面，隧道开挖后在围岩面喷一层混凝土，封闭洞壁并使岩面平顺。钢架安装后由下而上人工喷射混凝土，一次喷射厚度边墙不超过100mm，拱部不超过60mm。喷头与受喷面垂直，距离受喷面60～100cm，应连续缓慢地做横向环形运动。
5 结论
湿喷混凝土施工主要用于隧道工程初期的支护施工中，关系到初期的支护质量。对湿喷混凝土的配合比、施工工序、技术要点、养护、质量控制等的研究，有利于推广隧道工程建设创新技术的应用。以本工程为例，使用湿喷混凝土技术的前期支护施工，混凝土的坍落度、密实度、均匀性均有较高的控制，喷射机周边粉尘含量与干喷相比明显减少，劳动环境得到改善，本文提及的湿喷混凝土技术可以在同类工程中应用。
参考文献
[1]温金保, 唐修生, 祝烨然,等. 超长保坍湿喷混凝土用聚羧酸系减水剂的应用性能评价[J]. 新型建筑材料, 2016, 43(12):20-24.
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[3]惠冲. 湿喷混凝土台车在成贵铁路佛界山隧道初期支护中的应用[J]. 四川水泥, 2017(2):70-70.
论文作者:郗明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/9
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