摘要：对隧道喷射混凝土的施工工艺作了介绍，结合工程实际和实践经验，论述影响隧道工程喷射混凝土质量的原材料、配合比设计、厚度控制与检测、回弹量的控制、喷射混凝土养护、喷射混凝土质量缺陷与防控措施等主要因素，使隧道喷射混凝土达到最佳支护效果，并为隧道工程建设提供参考。
关键词：隧道；喷射混凝土；质量；支护
随着科学技术的发展，大量的新材料，新工艺，新设备，新技术不断应用于工程中。隧道施工技术也在超长，大跨度，防水，穿过不良地层等方面取得了长足的进步，涌现出了大量的科技成果，特别是作为新奥法施工工艺标志的锚喷支护法更是如此。目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土，喷射方式主要有干喷和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。
一、喷射混凝土原材料的控制
1.应优先选用新鲜的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于32.5。也可选用新鲜的矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，强度等级不应低于42.5。必要时，经过试验论证也可使用特种水泥。水泥的性能指标应符合现行的水泥国家标准。
2.粗骨料应选用坚硬、耐久的砾石和卵石，粒径不宜大于12mm；当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。
3.细骨料应选用坚硬、耐久的中砂或粗砂，砂的细度模数宜大于2.5，含水率宜控制在5%～6%。
二．喷射前的准备工作
1.喷射作业现场，应做好下列准备工作：
1.1 喷射混凝土作业之前，应对喷射手进行技术培训，考核合格后上岗
1.2拆除作业面障碍物，清除开挖面的浮石、松动的岩块、岩粉、岩渣和其它堆积物。
1.3检查上一工序作业情况，做好受喷面的地质描述和测量工作。
1.4检查作业面尺寸，处理欠挖岩体。
1.5用高压风水将受喷岩面冲洗干净；对遇水易潮解、泥化的岩层，则应用高压风清扫岩面。若受喷岩面被污染，应按设计要求进行处理。
1.6埋设控制喷射混凝土厚度的标志。可按照设计厚度在岩面上打入短钢筋，标出刻度，作为控制喷层厚度的标记。
1.7作业区应安设充足的照明设施，具有良好的通风条件。
1.8若受喷岩面漏水或渗水严重，喷射作业前应做好治水工作。
1.9喷射作业前，应对机械设备、风、水管路、输料管路和电气线路等进行全面检查，并进行试运转。
2.受喷面有滴水淋水时喷射前应按下列方法做好治水工作：
2.1有明显出水点时可埋设导管排水。
2.2导水效果不好的含水层可设盲沟排水。
2.3竖井淋帮水可设截水圈排水。
2.4采用湿拌法喷射时宜备有液态速凝剂并应检查速凝剂的泵送及计量装置性能。
三．喷射混凝土质量控制
1.喷射混凝土配合比的设计与控制。喷射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比，需要根据其施工工艺选择。为了减少回弹量的需要较高的砂率，砂率增加了，集料的总面积就增大了。就要求用更多的水泥来包裹集料表面，以满足喷射混凝土的强度要求，水泥用量越大，喷射混凝土就越容易干缩，开裂，同时成本也增加，因此首先确定水泥用量，水泥用量需根据试验室试验确定。其次确定砂率，宜选用粗砂或中砂。砂率宜为 50～60%，砂率过高或过低均易造成堵管，回弹量大，强度代，且收缩大等缺点，再次确定水灰比，水灰比宜为 0.42～0.50，水灰比过小，会产生粉尘大，回弹量大，粘结力低。水泥与砂石的质量比1.0：（3.5～4.0）。
2.喷射混凝土厚度控制与检测
2.1喷射混凝度应达到设计厚度和规范允许范围的误差。造成喷层厚度普遍偏薄的原因主要有：①施工作业时为了省时省事，人为地不喷够设计厚度。②以钢筋头等作为喷层厚度标志，在喷射力的作用下容易脱落。③目前尚没有仪器可用来方便、及时地检测喷射混凝土厚度。事实上解决的办法很简单，只将钢筋头焊接在钢拱架或系统锚杆上即可。
2.2在有钢拱架用为初期支护的情况下，往往出现钢拱架处喷层厚，两钢拱架间喷层薄，形成纵向波浪型，这种情况将会产生如下后果：①在围岩变形较大或局部存在松动围岩时，可能由于喷层厚度不够，无法提供足够抗力而导致喷层出现裂缝甚至掉块。②在铺设防水板后浇筑二次衬砌混凝土时，容易将防水板挤破，也可能在初期支护和二次衬砌间形成空洞区。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆要解决这个问题，重点应放在喷射过程中，要求喷射手在全断面螺旋喷射完成后，及时对钢拱架间进行补喷；或者在挂防水板前对喷射混凝土表面进行检查，严重不够处要克服补喷困难进行补喷，因为当二次衬砌混凝土浇筑后再通过打孔（或预埋钢管）注浆填充来处理两层间的空洞，不仅费时费工，困难更大，而且还会破坏防水板，造成漏水现象。
2.3一般不过水洞室及边坡可采用针探、钻孔等方法进行检查。过水隧洞宜采用无损检测法进行检查。采用钻孔方法检查喷射混凝土厚度，宜在喷射混凝土施工完 8h 内用短钎杆将孔钻好。此时混凝土强度较低，易于钻孔，若发现厚度不够，亦便于及时补喷。孔内混凝土与围岩黏结紧密，两者颜色相近而不易辨认喷层厚度时，可用酚酞试液涂抹孔壁，混凝土因具有碱性而表面呈红色。
2.4一般隧洞（I、II类围岩）及边坡检查断面间距50～100m；一般隧洞（III、IV类围岩）、水工隧洞、竖井检查断面间距20～50m；大型洞室检查断面间距20～30m。但每一个独立工程检查断面不得少于一个。在断面上以拱冠为基准，向两侧每隔 2m～5m布置一个测点。每个断面的测点不宜少于5个，其中拱部测点不应少于3 个。过水隧洞应适当增加测点数量。
2.5实测喷层厚度达到设计尺寸的合格率应满足下列要求：① 大型洞室、过水隧洞和竖井：不低于 80%。② 一般隧洞及边坡：不低于60%。③ 实测厚度的平均值应不小于设计尺寸。未合格测点的最小厚度应不小于设计厚度的 1/2，但其绝对值不得小于 50mm。
3.喷射混凝土回弹量的控制
3.1喷射混凝土的回弹率，边墙不宜大于15%，顶拱不宜大于25%。影响喷射混凝土回弹率的因素包括原材料质量、水灰比、喷射速度、喷射距离和角度、喷射手技术熟练程度等。而回弹率的高低直接影响喷射混凝土质量、材料消耗量和施工效率。施工实践表明，只要正确地按有关规定施喷射混凝土回弹量的控制工，搞好施工质量管理，就能够达到规定的回弹率指标。
3.2控制回弹率可做好以下几点可以将回弹量控制在 15%～24%的范围。分段分块喷射。①分段长度不超过6m，分块大小不超过 2m＊2m，严格按顺序进行喷射，以减少混凝土因重力而滑动或脱落。②控制喷嘴距离和角度。喷射距离过大或过小都会增加回弹量。喷射手因存在骨料反弹的恐惧心理，要将喷射距离控制在 0.6m～1.2m。③严格控制风压、水压和水灰比。过大的风压会造成喷射速度太快，加大骨料的反弹，人而加大回弹量，但混凝土密实性较好，风压过小，会减弱造成混凝土密实性较差，甚至达不到设计和规范要求。
4.喷射混凝土应加强养护
养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节。在正常养护条件下，混凝土强度随龄期延长而增大，其原因是由于胶凝材料的不断水化，而水化速度与环境温度和湿度有关。由于经常放炮和通风导致隧道内的温度较高，喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥，加上混凝土的水化热引起的混凝土内部温度较高，将使其表面水分很快就蒸发掉，进而引起水泥石“毛细管 中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短及范围有限，与混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程，水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生，水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行，还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩。此时的喷射混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力将使混凝土开裂，破坏了混凝土结构，影响混凝土强度的继续增长，并且停止水化将使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充，还将影响混凝土的抗渗性。一般情况下，喷射混凝土终凝后2h，应开始喷水养护。养护时间一般工程不得少于7d，重要工程不得少于 14d。冬季施工时，喷射作业区的气温不应低于5℃，若气温低于 5℃，不得喷水养护，必要时，需采取保温防冻措施。
5.喷射混凝土质量缺陷与防控措施
施工中喷射混凝土最经常出现的质量问题是喷射混凝土不与围岩密贴，喷射混凝土施工滞后，和喷射厚度不够、达不到设计要求，解决这些问题主要应采取如下措施：
5.1 关于解决喷射混凝土与围岩密贴的措施：①开挖后先喷射一层混凝土，厚度一般为50mm，布设钢筋网后再喷射第二层，当喷射厚度大于150mm 时应分三次喷射。②钢筋网格尺寸要大些，不宜小于 150×150mm 钢筋网直径，视钢筋网格间距确定。钢筋网格间距小时，取 6mm 直径的材料制作。网格间距大时可取 8mm 材料制作。③对凹陷较大的深坑，先用喷射混凝土分数次填塞，并注意喷射角度与岩石垂直。
5.2关于控制喷射混凝土厚度的措施：①喷射前利用钢筋网和锚杆外露长度，也可以埋设标志桩，控制喷射厚度。②合理配置原料量，保证每层喷射厚度。③按规范要求，由质量检查部门，定期安排厚度检查，监理必须控制喷射混凝土厚度并列入重要监理规划，并制定其实施细则。厚度检查方法有二种，一为在喷射完成后采用风钻或手提钻钻孔检查，测量实际厚度，二为钻孔取芯法，重要工程两种方法都要采用。④控制厚度的质量标准为：平均厚度等于或大于设计厚度；最小厚度不得小于设计厚度的 1/2；小于设计厚度的点数不大于总点数的 30%。
四．结束语
喷射混凝土在隧道施工中应用已经非常广泛，喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况。所以对喷射混凝土施工，必须按质量控制系统的要求，通过各种措施强化质量意识、加强质量管理、制定操作规程，使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。把大量的新材料、新工艺、新设备结合实际应用于工程中，为节约成本，质量上新台阶。
参考文献：
[1]GB 50086-2015，岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范[S].
[2]SL-377-2007，水利水电工程锚喷支护技术规范[S].
[3]SL/Z 690-2013，水利水电工程施工质量通病防治导则[S].
下转第58页
论文作者:龚奇峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：混凝土论文; 厚度论文; 水化论文; 围岩论文; 水泥论文; 隧洞论文; 隧道论文; 《基层建设》2018年第31期论文;