公路隧道施工中濕噴技術(shù)探究

高素國(guó)

(山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概況

某隧道項(xiàng)目位于我國(guó)北方地區(qū)，處于高原地帶，現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌條件比較復(fù)雜，全年降雨量比較少，風(fēng)力比較強(qiáng)，地表存在著較多的巖石裸露存在，植被數(shù)量較少，氧氣比較稀薄?，F(xiàn)場(chǎng)施工單位對(duì)地質(zhì)條件展開(kāi)全面分析，最終選擇應(yīng)用濕噴機(jī)械施工方式展開(kāi)初期支護(hù)，施工建設(shè)工期為10個(gè)月，在初期支護(hù)中加強(qiáng)質(zhì)量與效率的控制，落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的控制，從而滿足工程施工標(biāo)準(zhǔn)。

2 濕噴機(jī)械手設(shè)備選擇和材料制備

2.1 濕噴機(jī)械手設(shè)備選型

對(duì)于本次隧道項(xiàng)目建設(shè)施工來(lái)說(shuō)，初期濕噴環(huán)節(jié)應(yīng)用小型濕噴機(jī)械作業(yè)，完成噴射混凝土施工。但是從現(xiàn)場(chǎng)施工效果來(lái)看，該設(shè)備會(huì)給周邊的環(huán)境造成較大的影響，且人員的工作強(qiáng)度較高，且現(xiàn)場(chǎng)空氣比較稀薄，人員極易發(fā)生缺氧的情況，外加劑材料的使用量控制不嚴(yán)格，造成現(xiàn)場(chǎng)施工速度比較慢，無(wú)法達(dá)到工程施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，施工單位選擇應(yīng)用濕噴機(jī)械手(csp-30鑫通混凝土噴漿車(chē))展開(kāi)施工，最高速度為15 m3/h，該設(shè)備系統(tǒng)組成較為復(fù)雜。

2.2 混凝土配合比

對(duì)于 噴射混凝土來(lái)說(shuō)，設(shè)置配合比極為重要，應(yīng)根據(jù)噴射速度、回彈率、厚度等方面確定，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。根據(jù)設(shè)計(jì)工作強(qiáng)度展開(kāi)分析，確定最佳水灰比參數(shù)，尤其是配合比設(shè)計(jì)中，混凝土的和易性、速凝劑的比例都要符合要求，將混凝土材料的塌落度限定在9～13 cm之間，以確保其粘聚性符合要求，回彈率不足15%，本次工程項(xiàng)目的噴射混凝土可見(jiàn)表1。

表1 噴射混凝土配合比

對(duì)于濕噴混凝土工程來(lái)說(shuō)，配比需要使用水、泥沙、碎石、水泥等材料，本次項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)選取的水泥材料為42.5的普通硅酸鹽水泥，在試驗(yàn)前進(jìn)行強(qiáng)度性能檢測(cè)，符合要求才會(huì)投入使用。砂材料的細(xì)度模數(shù)超過(guò)2.5，碎石材料的硬度滿足要求，且粒徑在15 mm以內(nèi)，確保材料的級(jí)配達(dá)到混凝土噴射施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。在混凝土材料配制之前進(jìn)行各種原材的質(zhì)量和性能參數(shù)的檢測(cè)，每一項(xiàng)材料都符合要求才能制作，防止因?yàn)椴牧喜缓细穸绊懝こ痰馁|(zhì)量。配合比的確定要根據(jù)回彈量控制，不會(huì)在噴射時(shí)出現(xiàn)過(guò)大粉塵的情況，但是因?yàn)閲娚浠炷恋墓に囈筝^高，不同位置、不同噴射環(huán)境都有較大的差異，所以應(yīng)綜合分析現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，選擇合適的混凝土配合比參數(shù)，并加強(qiáng)配合比控制，才能符合施工要求[2]。

2.3 速凝劑添加

隧道工程建設(shè)施工開(kāi)始前，在混凝土材料的配制環(huán)節(jié)，加入必要的速凝劑可以產(chǎn)生很好的效果，再應(yīng)用機(jī)械手把材料均勻的噴射到隧道結(jié)構(gòu)表面，保證隧道表面保護(hù)性合格，提升整體結(jié)構(gòu)性能，符合工藝方案的要求。濕噴混凝土在施工時(shí)，與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)表面施工存在著較大的不同，其施工優(yōu)勢(shì)比較明顯，比如效率高、速度快、成本低等，綜合效益較為明顯，同時(shí)還能節(jié)約復(fù)雜模板支設(shè)的環(huán)節(jié)，噴射結(jié)束后密實(shí)度更高，穩(wěn)定性更強(qiáng)，提高總體的施工水平，確保工程的效果和質(zhì)量合格。

3 機(jī)械手濕噴工藝流程

3.1 前期準(zhǔn)備工作

混凝土濕噴作業(yè)正式開(kāi)始前，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員對(duì)巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，分析濕潤(rùn)度的情況，并在確保沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重開(kāi)裂、材料損壞的基礎(chǔ)之下，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的濕噴混凝土作業(yè)施工，這是施工成功的關(guān)鍵性步驟。如果經(jīng)過(guò)檢查確定現(xiàn)場(chǎng)存在比較嚴(yán)重的損壞問(wèn)題，要及時(shí)采取清理性措施，巖體結(jié)構(gòu)表面的廢渣、浮石都清理干凈，不會(huì)因?yàn)檫@些雜質(zhì)的存在而影響工程材料的性能。在清理完成后，表面裸露巖體表面，經(jīng)過(guò)噴射施工可以提升粘附性，整體性能也會(huì)更好，對(duì)于工程質(zhì)量和效果提升是有益的。

3.2 濕噴工藝流程作業(yè)要點(diǎn)

濕噴機(jī)械手在進(jìn)行混凝土的噴射施工中，材料的粒徑通常在1 cm以下，且混凝土材料的塌落度保持在9～13 cm之間?；炷恋膰娚渥鳂I(yè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)風(fēng)壓外接的工作，通常要將風(fēng)壓控制在0.4～0.6 MPa之間，而風(fēng)壓的選取和混凝土和易性的材料存在直接的關(guān)系，如果混凝土材料的和易性較高，所設(shè)置的風(fēng)壓就會(huì)越小，這樣才能確保施工的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。在噴射作業(yè)開(kāi)始前，將機(jī)械手移動(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)指定位置上，利用設(shè)備自帶的高壓風(fēng)進(jìn)行表面的全面清理作業(yè)，將表面存在的浮渣、碎石等材料清理干凈，確保噴射工作完成后混凝土材料與巖石表面粘結(jié)性良好，達(dá)到較高粘附性的效果，不會(huì)有任何質(zhì)量問(wèn)題。

混凝土噴射現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，機(jī)械手操作人員具備施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)操作工藝有足夠的了解，對(duì)于設(shè)備的性能和施工方法掌握，確保機(jī)械手的噴頭與巖體結(jié)構(gòu)表面達(dá)到垂直性。通常來(lái)說(shuō)保證兩者的間距在0.8～1.2 m之間，且在噴射作業(yè)時(shí)應(yīng)按照從下上到的順序進(jìn)行，采用分層噴射施工方式，先噴射第一層，厚度為3～5 cm，然后再噴射第二層，經(jīng)過(guò)兩層的噴射達(dá)到設(shè)計(jì)方案的厚度要求。組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行深入分析，掌握不同噴射作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的差異，并做好現(xiàn)場(chǎng)噴射速率的調(diào)整工作，加入規(guī)定比例的速凝劑，邊墻部位噴射速率為18～20 m3/h，拱部則為15 m3/h，因此，邊墻結(jié)構(gòu)位置混凝土中速凝劑加入比例為3%～5%之間，拱部則為7%?；炷连F(xiàn)場(chǎng)噴射要保持連續(xù)進(jìn)行，如果因?yàn)槟承┮蛩氐挠绊憣?dǎo)致中間斷開(kāi)，發(fā)生停機(jī)的情況，極易導(dǎo)致噴頭結(jié)構(gòu)發(fā)生淤堵的問(wèn)題，后續(xù)清理作業(yè)難度較高，對(duì)于整體現(xiàn)場(chǎng)施工也造成不利的影響。在混凝土噴射作業(yè)全部結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部的清理作業(yè)，并做好設(shè)備保養(yǎng)處理工作，為后續(xù)噴射施工提供基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)成型后，檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)厚度超過(guò)5 cm，采取兩次噴射作業(yè)的方法，符合工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

第一次噴射工作完成后，應(yīng)進(jìn)行噴射結(jié)構(gòu)表面的清洗處理，符合要求后才能繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的噴射施工。其次，現(xiàn)場(chǎng)噴射作業(yè)時(shí)，加強(qiáng)分體壓力、水體壓力、混凝土回彈量額的控制，通常在噴射完成后要經(jīng)過(guò)2 h的終凝，再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，通常養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。如果在現(xiàn)場(chǎng)噴射作業(yè)中，被噴射的結(jié)構(gòu)表面存在著不平整的問(wèn)題，凹凸問(wèn)題較為嚴(yán)重的情況下，或者風(fēng)壓、水壓無(wú)法滿足要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充噴射作業(yè)，以到達(dá)結(jié)構(gòu)整體性的要求。對(duì)于噴射完成的結(jié)構(gòu)位置上進(jìn)行開(kāi)挖施工時(shí)，需要在噴射結(jié)束的4 h后再開(kāi)挖作業(yè)。

4 技術(shù)總結(jié)

濕噴混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，噴機(jī)正常運(yùn)行的情況下，風(fēng)力與風(fēng)量分別為0.5 MPa和10 m3/min?；炷翝駠娺^(guò)程嚴(yán)格控制，嚴(yán)格落實(shí)施工工藝方案的要求，采取分段分片的噴射方式，單次噴射的長(zhǎng)度在2 m以內(nèi)。濕噴作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)落實(shí)噴射厚度控制，噴頭與作業(yè)面的距離為0.6～1.2 m以內(nèi)。如果現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)出現(xiàn)了輕微傾斜的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行噴頭的調(diào)節(jié)，使得噴頭和夾角保持5°～15°，且應(yīng)用螺旋式噴射的方式完成施工。高速公路項(xiàng)目隧道作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，有些部位存在拱架，濕噴混凝土的環(huán)節(jié)在拱架的兩側(cè)進(jìn)行施工，且覆蓋鋼架的結(jié)構(gòu)，該方式可以使得拱架與施工結(jié)構(gòu)巖層表面填充合格[4]。

現(xiàn)場(chǎng)施工中，為了使得噴射機(jī)長(zhǎng)期處于正常工作條件，濕噴工作結(jié)束2 h后，應(yīng)立即停止噴射供料作業(yè)，并將剩余混凝土清理干凈。要想提高清理效果，使用清水沖洗設(shè)備，不會(huì)發(fā)生堵塞、淤積等問(wèn)題。濕噴混凝土作業(yè)非常復(fù)雜，要考慮到多個(gè)方面的因素和內(nèi)容，通常將噴射混凝土厚度在8～10 cm為合格標(biāo)準(zhǔn)。

如果在首次濕噴時(shí)厚度和工程的標(biāo)準(zhǔn)有差異，可以選擇使用分層噴射的作業(yè)方式。在每一層噴射工作技術(shù)后，經(jīng)過(guò)一小時(shí)的靜置，充分凝結(jié)后再進(jìn)行下一層的噴灑施工。在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，加大力度進(jìn)行濕噴工藝方案的實(shí)施控制，支護(hù)結(jié)構(gòu)的防水性、耐久性符合要求，以達(dá)到隧道工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求。選擇合適的濕噴機(jī)械設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)人員具備操作技術(shù)，積極組織開(kāi)展維護(hù)和保養(yǎng)工作，設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，改進(jìn)施工工藝，滿足多種施工環(huán)境的需要，提高濕噴混凝土的施工質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于公路隧道項(xiàng)目施工水平提高有積極作用。

5 濕噴機(jī)械手施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 噴射混凝土平整度控制

在濕噴混凝土走也中，通過(guò)分層噴射的方法開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)施工，為了提高結(jié)構(gòu)的附著性要求，必須保證濕噴混凝土的表面平整度合格，材料的密實(shí)度滿足要求，從而使得現(xiàn)場(chǎng)濕噴混凝土的效果達(dá)標(biāo)，工程性能合格。經(jīng)過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)施工條件，濕噴機(jī)械手在應(yīng)用中，利用大臂和小臂的操作方法施工，確保大小臂可以相互協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)，并且進(jìn)行小臂位移速度控制，才能使得現(xiàn)場(chǎng)濕噴作業(yè)達(dá)到平整性要求。

5.2 混凝土強(qiáng)度與厚度

混凝土噴射現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度控制極為重要，加強(qiáng)配合比設(shè)計(jì)、水灰比控制以及速凝劑加入比例控制為出發(fā)點(diǎn)，確?；炷敛牧系男阅芎细?，現(xiàn)場(chǎng)濕噴的效果符合要求。濕噴混凝土作業(yè)階段，噴射機(jī)械手充分利用混凝土泵與外加劑的加入設(shè)備進(jìn)行控制，把預(yù)先制作完成的混凝土材料經(jīng)過(guò)噴頭上加入速凝劑材料，確保不同部位上的噴射速度、速凝時(shí)間是符合的，確保噴射結(jié)束后混凝土成型效果合格，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。利用現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)分析，確?；炷恋目箟簭?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在混凝土的噴射施工中，利用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋鋼筋頭分層噴射的方式，使得噴射結(jié)構(gòu)的厚度達(dá)到規(guī)定的要求。噴射工作全部完成后，及時(shí)開(kāi)展養(yǎng)護(hù)施工，在養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)做好如下兩點(diǎn)：第一，在噴射工作結(jié)束后，經(jīng)過(guò)2 h的凝固再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，通常使用養(yǎng)護(hù)臺(tái)架開(kāi)展?jié)駶?rùn)處理，一般養(yǎng)護(hù)的時(shí)間在14 d以上。第二，在隧道工程項(xiàng)目的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，環(huán)境溫度在15 ℃以下，禁止使用噴水方式養(yǎng)護(hù)，一般需要在表面覆蓋物進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)處理，確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能合格，對(duì)提高工程結(jié)構(gòu)性能符合要求[5]。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，公路隧道施工中濕噴技術(shù)應(yīng)用有著明顯的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工控制，滿足公路隧道的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。在濕噴技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，落實(shí)各項(xiàng)施工措施，施工效率、質(zhì)量、成型穩(wěn)定性提升比較明顯，還能提高材料的利用率，防止發(fā)生資源浪費(fèi)的問(wèn)題。因此，在濕噴施工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的管理和控制，明確施工工藝方案要求，提高工程項(xiàng)目的質(zhì)量水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的提升，為我國(guó)公路事業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。