高速公路超長隧道支護濕噴混凝土施工技術(shù)及質(zhì)量控制

張旭

（中建路橋集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

隧道是高速公路路網(wǎng)的重要組成部分。隨著我國路網(wǎng)的進一步完善，隧道規(guī)模也在不斷增大，出現(xiàn)了很多超長隧道。在超長隧道施工中，難免需要從某些特殊地層中穿過，這無疑給隧道圍巖支護提出了更高的要求。為保證圍巖的穩(wěn)定性與安全性，濕噴混凝土技術(shù)憑借其操作簡單、效果顯著和適應性強等優(yōu)勢得到了廣泛的應用。為了使這項支護技術(shù)充分發(fā)揮出應有的效果，本文結(jié)合某工程的實際情況，對相關(guān)施工技術(shù)及質(zhì)量控制進行深入探討。

1 工程概況

某高速公路合同段總長約5.72km，挖、填方量分別為86.653萬m3和68.337萬m3，沿線范圍內(nèi)分布有2座大橋和1座隧道。其中，隧道為分離式結(jié)構(gòu)，左、右兩幅之間的距離為20～30m，總長約3 108.5m。結(jié)合前期地質(zhì)調(diào)查結(jié)果可知，隧道從斷層中穿越，斷裂帶寬度為20m左右，傾斜角為60°左右，斷層圍巖以花崗巖風化土為主，對圍巖穩(wěn)定性影響很大。設計采用濕噴混凝土技術(shù)加以支護，現(xiàn)對該支護技術(shù)的具體應用及質(zhì)量控制作如下分析。

2 機具配套

（1）以隧道斷面大小為依據(jù)制作工作臺架。臺架長度不能比一個循環(huán)長度小，否則會給正常噴射作業(yè)造成很大影響。

（2）由于噴射機料斗相對較高，為減輕施工人員勞動強度，增設一個0.7m高上料平臺。

（3）噴射機選擇濕噴機，其結(jié)構(gòu)由4部分構(gòu)成，分別為空氣管路、喂料機構(gòu)、輸料機構(gòu)和計量系統(tǒng)。喂料機構(gòu)作為整個濕噴機的核心部分，主要通過轉(zhuǎn)子活塞的持續(xù)運動進行上料?；炷恋竭_混合倉庫以后，和壓縮空氣混合，變?yōu)橄”×?，然后通過管道與噴嘴向外噴出。與此同時，由計量泵對液態(tài)速凝劑進行泵送，并采用霧化器進行霧化加速，由管道輸送，在噴嘴處和稀薄流混凝土混合[1]。

（4）空壓機，供風能力不低于0.5MPa。

（5）供水設備，水壓不低于0.15～0.20MPa。

3 材料選擇和配比

（1）水泥以標號為42.5的普硅水泥為主；砂的細度模數(shù)為2.59；粗骨料采用連續(xù)級配碎石，其粒徑在5～15mm范圍內(nèi)；拌和用水采用符合標準的飲用水；外加劑采用防水劑與速凝劑。

（2）混凝土配比需根據(jù)濕噴機各項技術(shù)要求確定，將素混凝土的配比作為基準配比，通過摻入不同類型的外加劑予以試配，所有試配方案對應的強度等級都應達到C25以上。

（3）結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，在設計確定的配比基礎上對不同速凝劑實際摻量予以試驗比對。為達到良好的噴射質(zhì)量效果，對于滲水的巖面，需對混凝土配比予以適當更改，如只用細骨料，并按照6%的摻量加入速凝劑，以此配比先噴射2cm，然后采用正常配比的混凝土進行噴射[2]。

4 機械操作要求

開機之前相關(guān)操作人員應認真做好下列各項工作：

（1）檢查材料，確定材料質(zhì)量達到要求。

（2）檢查料斗，確定無異物和速凝劑液面實際高度，通過對計量泵的適當調(diào)整，確保速凝劑的實際添加比例與配比要求完全相符。

（3）檢查壓力控制器的實際動作壓力，確定其與輸送距離等技術(shù)參數(shù)相適應，通常情況下，動作壓力的設定值比正常工作時的風壓大0.1～0.2MPa[3]。

（4）通過接管以避免混凝土輸送管道產(chǎn)生急彎。

（5）檢查電路，確定電壓處于允許范圍內(nèi)。

（6）檢查轉(zhuǎn)子的運動方向，確定其與標記方向完全相同，并觀察吸入管中液體的實際流動情況是否正常。

（7）按照以上要求完成檢查并確認合格后，先在斜斗內(nèi)倒入1/2斗砂漿，然后開啟電機，使砂漿進入轉(zhuǎn)子腔內(nèi)。

（8）在斗篩中加入混凝土，并通過適當?shù)恼駝虞o助混凝土進入。

（9）結(jié)束以上各項工作后，觀察風壓值及其變化情況。通常情況下，噴射邊墻時，風壓需保持在0.2～0.5MPa范圍內(nèi)；噴射拱部時，風壓需保持在0.30～0.45MPa范圍內(nèi)。施工中，要結(jié)合出料情況對主風閥開度進行適當調(diào)整。

5 施工工藝與質(zhì)量控制

濕噴混凝土支護的施工工藝與質(zhì)量控制要點如下：

（1）混凝土噴射開始前，需將巖面上的松動碎石清理干凈，并在節(jié)理發(fā)育部位掛網(wǎng)與布設錨桿，以增強混凝土和圍巖之間的整體性，使混凝土發(fā)揮良好的支護作用[4]。

（2）干凈的集料不僅黏結(jié)力很大，而且不會產(chǎn)生太大的回彈，所以集料是否干凈對實際噴射效果至關(guān)重要。在噴射時使用的混凝土，如果水灰比過大，將影響速凝效果，導致回彈，使成型后的混凝土無法形成足夠的強度；如果水灰比過小，則會影響噴射過程，使水泥的水化無法充分完成，也會對成型后的強度造成影響。另外，水泥凝結(jié)速度還與溫度有關(guān)，如果溫度在30℃及以上，則會給混凝土終凝時間及后期強度造成一定影響，因此，在噴射施工中，應盡量將溫度控制在15～25℃范圍內(nèi)。至于噴射厚度，應注意不可一次噴射過厚，否則可能造成大面積塌落；反之，如果噴射厚度過小，則可能導致粗骨料回彈。對此，結(jié)合施工經(jīng)驗和相關(guān)試驗結(jié)果，對隧道拱部進行噴射時，厚度需按6cm控制；對隧道邊墻進行噴射時，厚度需按8cm控制。在噴射過程中，如果風壓過大，會使實際噴射速度過快，導致回彈；風壓不足，又會影響混凝土和巖面之間的黏結(jié)性。同樣，水壓也是影響噴射質(zhì)量的重要因素，施工中要根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇適宜的參數(shù)，并加以嚴格控制。

（3）粗骨料攪拌之前，應先進行過篩和沖洗。為避免收縮裂縫的產(chǎn)生，細骨料以中、粗砂為宜，其細度模數(shù)應達到2.5以上，在攪拌之前同樣要過篩。

（4）檢查開挖面實際尺寸，并將表面松散的巖石清除，尤其對欠挖超標相對較多的地方應及時處理，然后用高壓風水自上而下沖洗巖面，以清除粉塵，避免對混凝土黏結(jié)性造成影響，同時按照要求合理設置噴射厚度。

（5）噴射開始前，要結(jié)合巖面潮濕情況適當調(diào)整混凝土水灰比，并確保上料速度，保持連續(xù)性和均勻性，使進料斗內(nèi)始終有適當?shù)馁A存量，并及時清除篩網(wǎng)上粒徑超過16mm的料，以免掉落造成堵塞。噴射一般要分段和分塊進行，先噴射邊墻、再噴射拱部，將噴嘴對準巖面后，沿順時針方向進行螺旋運動，將直徑控制在20～30cm范圍內(nèi)，按照S形進行往返運動。噴嘴與巖面之間的距離按1m控制，且兩者應保持垂直，也可稍微偏向剛完成噴射的位置。對于凹陷處，應適當多噴與先噴，而對于凸出的部位，則應適當少噴與后噴。

（6）輸料管長度一般為40m左右，使風壓與水壓分別保持為200N/cm,210N/cm，供水系統(tǒng)壓力不能超過40N/cm，并始終保持穩(wěn)定。

6 質(zhì)量檢查

混凝土噴射完成后，做好以下各項質(zhì)量檢查工作：

（1）噴射完成后進行跟蹤檢查，確認混凝土表面是否存在裂紋。本次噴射完成后，經(jīng)跟蹤檢查沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，但出現(xiàn)了麻點，其原因為噴射過程中工作風壓相對較大，導致噴射速度過快。由于麻點數(shù)量較多，使噴射厚度不足，所以在噴射完成后需繼續(xù)在表面噴射一層砂漿，其厚度按1～3cm控制。

（2）檢查噴射完成后的巖面是否存在滲水痕跡，并通過鑿孔確定該噴射厚度條件下的整體防水效果。若發(fā)現(xiàn)由于噴射厚度不足導致漫滲且漫滲范圍相對較大時，則應及時進行補噴處理。

（3）若盲管安裝部位的每個出水口均有水向外排出，且盲管兩側(cè)產(chǎn)生的滲漏比中間少很多，則說明盲管安裝質(zhì)量合格，可以達到預期要求。

（4）通過埋設檢測釘來確定噴射厚度。如果對混凝土噴射層防水要求高，則噴射厚度應達到12～15cm，并采用分層噴射法，具體分層厚度應根據(jù)實際施工條件確定，一般第一層噴射厚度不得小于6cm，第二層噴射要達到設計要求厚度。

7 結(jié)語

綜上所述，濕噴混凝土是一種現(xiàn)階段常用的隧道支護手段。該高速公路超長隧道工程的濕噴混凝土支護施工已順利完工，且經(jīng)檢查確認施工質(zhì)量合格，表明所用施工工藝合理可行，值得類似高速公路超長隧道施工借鑒。