噴射混凝土超耗原因分析與控制措施

(中鐵隧道局集團(tuán)有限公司工程試驗(yàn)分公司 廣東 廣州 510000)

引言

徐朝峰等在對長大隧道噴射混凝土超耗分析及控制技術(shù)研究中提到，噴射混凝土在施工存在的超耗因素有人員因素、機(jī)具設(shè)備、物料、施工方法和作業(yè)環(huán)境。同時也從這些方面提出了一些相對應(yīng)的控制措施[1]。任文光等認(rèn)為噴射混凝土在施工過程中存在超耗的因素有：噴砼料轉(zhuǎn)運(yùn)、回彈率、噴砼操作手、超挖現(xiàn)象，并通過對小馬廠隧道及喇嘛寺隧道在施工過程中噴射混凝土的超耗分析得到隧道超挖是損耗的主要因素。同時通過控制分析得到采用光面爆破是隧道超欠挖控制的關(guān)鍵所在[2]。王正瑜等以成蘭鐵路茂縣隧道為例，認(rèn)為響噴射混凝土超耗的因素有爆破參數(shù)、鉆爆工藝、混凝土性能及噴射工藝，最重要的是人為因素。并從系統(tǒng)進(jìn)行光爆方面的培訓(xùn)、合理設(shè)計優(yōu)化參數(shù)、保證混凝土穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了管控[3]。夏海認(rèn)為位于青海省的莫蘭臺嶺隧道施工中噴射混凝土超耗的的主要因素則有原材料、速凝劑的特性以及配合比、超挖、濕噴工藝和信息化管理等多方面影響[4]。

綜上所述，本文認(rèn)為隧道施工過程中噴射混凝土的超耗因素主要有：隧道超挖與環(huán)境、原材料以及配合比、設(shè)備以及操作人員三個方面。

一、噴射混凝土超耗因素分析

(一)隧道超挖與環(huán)境對噴射混凝土超耗的影響

超挖回填造成混凝土存在嚴(yán)重的超耗，同時超挖增加噴射混凝土厚度，噴射混凝土凝結(jié)強(qiáng)度不足以支撐重量造成混凝土回彈增加。一方面作業(yè)環(huán)境中的開挖面是否平整，是否有超欠挖，另一方面環(huán)境溫度及混凝土溫度對噴射混凝土的凝結(jié)時間影響較大，特別是冬季溫度低，如冬季施工措施不足就會增噴射混凝土的回彈增大造成超耗。

(二)原材料及配合比對噴射混凝土超耗的影響

粗骨料顆粒過大過小都會增大噴射混凝土回彈造成超耗，目前市場上的粗骨料質(zhì)量普遍不穩(wěn)定；細(xì)骨料的表面越粗糙，為增大噴射混凝土和易性必然增加砂率，降低混凝土界面黏結(jié)度，增大超耗，機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)較大造成噴射混凝土砂率較大回彈增大；減水劑減水率偏小，會增加每方混凝土的用水量，降低黏結(jié)力，使混凝土和易性降低，增大超耗；速凝劑與水泥適應(yīng)性對噴射混凝土的凝結(jié)時間影響較大，適應(yīng)性差增大超耗；施工配合比應(yīng)根據(jù)不同材料與濕噴機(jī)進(jìn)行調(diào)整，不同濕噴機(jī)對混凝土的稠度有不同的要求，不同稠度的混凝土凝結(jié)強(qiáng)度形成時間不一致，回彈也有差別，稠度越大回彈越大，超耗越大。

(三)設(shè)備及操作人員對噴射混凝土超耗的影響

每臺濕噴機(jī)對混凝土的要求都不同，甚至于同一臺濕噴機(jī)在不同的時候?qū)炷恋臓顟B(tài)要求也是不同的，要在施工過程中進(jìn)行調(diào)整，混凝土的損耗也是必然；噴射混凝土速凝劑施加采用流量計，并且受很多因素影響，如電壓、噴射壓力、噴射混凝土速度，要熟練掌握這個規(guī)律需要實(shí)踐，也會造成混凝土損耗；設(shè)備操作人員必須熟料掌握設(shè)備特性，與設(shè)備匹配好后可以駕輕就熟，減少損耗，目前行業(yè)狀態(tài)是人員更換頻繁，剛適應(yīng)就更換人，一直就在培訓(xùn)和熟練中，因此混凝土超耗也是必然的。

二、噴射混凝土超耗控制措施

(一)隧道超挖和環(huán)境控制措施

加強(qiáng)地質(zhì)勘探和超前地質(zhì)預(yù)報工作，在施工過程中，應(yīng)當(dāng)做好地質(zhì)調(diào)查、掌子面寫實(shí)等工作，及時總結(jié)分析，同時與施工人員做好交接工作。同時制定管理辦法及獎懲制度，做好施工現(xiàn)場的管理工作，此外需要做好技術(shù)交底工作，技術(shù)人員對施工人員要做好關(guān)鍵環(huán)節(jié)的培訓(xùn)工作，確定有序的施工爆破方案。最后要做好測量放樣工作，做好現(xiàn)場監(jiān)督工作，選擇合理的預(yù)留變形量，既要滿足工程施工經(jīng)濟(jì)合理的要求，又要確保施工安全[5-6]。同時適時對作業(yè)環(huán)境溫度的檢測，按照規(guī)范要求進(jìn)行夏季作業(yè)與冬季作業(yè)，盡可能降低環(huán)境溫度對施工過程的超耗。

(二)原材以及配合比的控制措施

碎石過大會使回彈正大，過小會導(dǎo)致強(qiáng)度降低，因而要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行碎石中大小碎石比例的適配，確定可行的實(shí)施方案。對于細(xì)骨料而言，噴射混凝土?xí)r砂子最好使用中粗砂，試驗(yàn)證明，細(xì)度模數(shù)在31—3.3之間，含泥量小于4.5%，含水率在5%-7%之間為宜[7]。

對于減水劑而言，目前大多施工過程中使用的是高性能減水劑，一般按摻量為膠凝材料總量的1%，但在實(shí)際施工過程中仍需要不斷進(jìn)行摻量的調(diào)整以使噴射混凝土坍落度和易性以及流動性能達(dá)到最佳效果，從而降低超耗。同樣需要對速凝劑摻量的調(diào)整，以確保現(xiàn)場施工過程中混凝土的凝結(jié)時間在一個合理的范圍之內(nèi)[8]。

在進(jìn)行優(yōu)化配合比過程中，噴射混凝的最佳水灰比控制在0.45—0.55之間[7]。

(三)設(shè)備和人員對噴射混凝土超耗的控制措施

在選用濕噴機(jī)時，優(yōu)先選用自動化程度高的全電腦控制的濕噴臺車，可以極大地減少回彈，現(xiàn)場使用比較成熟的濕噴機(jī)品牌有邁斯特、諾邁特等。其次，操作人員必須進(jìn)行專業(yè)方面的培訓(xùn)，熟練掌握濕噴工藝的操作[9]。

結(jié)語

噴射混凝土的超耗因素有眾多，在以后的施工過程中應(yīng)當(dāng)從減少隧道超挖、原材料以及優(yōu)化配合比、環(huán)境和設(shè)備人員等方面進(jìn)行超耗控制，減少經(jīng)濟(jì)損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。