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摘要：在總結公路隧道施工中混凝土噴射施工特點的基礎上，對常見的干法噴射與濕法噴射施工技術進行了對比分析，提出了混凝土噴射的質量控制措施，包括做好原材料質量、混凝土配合比、施工機具性能、施工工藝等的控制，以確保隧道工程的整體施工質量。
關鍵詞：隧道工程；噴射混凝土；施工；質量控制
0引言
常見公路隧道工程中復合襯砌分別由現澆混凝土和噴射混凝土進行內層和外層復合支護。外層為初次柔性支護，內層為二層襯砌支護。公路隧道工程施工質量要求高，流程復雜。因此，當外層初期支護結構穩定后，再施作內層支護，分別由內、外層襯砌結構共同承受整個公路隧道圍巖壓力與變形力。外層噴射混凝土作隧道支護，對于提升整個公路工程隧道施工質量具有重要意義。噴射混凝土具有黏結力強、強度高、抗滲性好等優點，能夠有效填充公路隧道巖塊間的凹穴與裂隙，可提升隧道圍巖整體性。與常規模注混凝土結構相比，噴射混凝土綜合物理性能高，可提高公路隧道施工結構抗疲勞性、抗壓強度及早期強度。本文結合噴射混凝土施工特點，基于干法與濕法兩種噴射工藝，對某公路隧道施工中噴射混凝土質量控制要點進行分析。
1隧道施工中混凝土噴射施工的特點
采用噴射混凝土進行公路隧道施工時，需采用噴射機，按施工設計要求將高壓水與摻加速凝劑的細石混凝土拌和料混合，由混凝土噴射機將其噴至巖壁表層，通過迅速凝結，對公路隧道圍巖結構進行支護。噴射混凝土是一種新型施工工藝，其可采用鋼拱架、鋼纖維及錨桿、鋼筋網等各種復合式結構結合施工厚度要求進行支護施工。應用表明，公路隧道施工中噴射混凝土施工具有如下特點：（1）結構密度大，抗滲性好，黏結強度高，凝固速度快，可增強整個公路隧道工程圍巖結構整體性，同時可與圍巖共同作用，起到固化圍巖巖面松動和風化區的作用。（2）混凝土輸送、澆筑及振搗等技術工藝流暢，無需模板。尤其在軟弱公路隧道圍巖復合式襯砌施工時，要比常規模注混凝土節省5%~10%的施工成本。（3）噴射混凝土施工工藝便捷，速度快，終凝只需10min左右的時間，2h,8h,16h強度分別為0.25MPa,2MPa和5MPa；24h后噴射混凝土結構強度可達8MPa左右，3d后其總體強度可提升約70%。（4）與模注混凝土相比，噴射混凝土物理性能強，抗壓強度、抗疲勞強度與抗滲能力都有所提升。
2隧道施工中混凝土噴射施工工藝及優缺點
干法噴射與濕法噴射是公路隧道施工中兩種常見噴射混凝土施工工藝，其各自優、缺點表現如下。
2.1干法噴射混凝土施工工藝及優缺點
施工時，需按配合比例，將速凝劑、水泥及骨料拌和均勻，然后使干混合料在噴射軟管內保持懸浮狀態，并利用壓縮空氣將其送至噴射槍；高壓水通過與噴射槍噴嘴結合，快速噴射至公路隧道工程圍巖巖面。這種噴射工藝采用的噴射槍結構簡單，操作便捷，且易于清洗，故障排除快，但混凝土噴射時有較大回彈量，噴嘴閥門難以控制，技術熟練度會影響公路隧道施工質量。
2.2濕法噴射混凝土施工工藝及優缺點
按照一定比例，將水泥、水、骨料拌和均勻，然后將配合好的混凝土混合料由濕式噴射機壓送至噴嘴處。通過將速凝劑添加于噴頭處，并高速將其噴射至公路隧道圍巖巖面結構。與干噴法相比，這種噴射方法混凝土回彈量少，質量易于控制，但噴射故障處理困難，機械設備清理不便。綜上兩種工藝特點及優、缺點對比，大多公路隧道施工中普遍采用濕法工藝進行混凝土噴射作業。
3隧道施工中混凝土噴射施工質量控制
3.1原材料質量控制
3.1.1粗骨料質量控制
宜選用粒徑在15mm以下的卵石或碎石作為粗骨料，不僅可保證噴射混凝土支護強度，還可減少噴射混凝土回彈量，避免噴射管道堵塞。
3.1.2水泥質量控制
在施工時既可選用礦渣硅酸鹽水泥，也可選用普通硅酸鹽水泥。但在公路隧道軟弱圍巖噴射混凝土施工時，宜選用標號等級≥42.5級的早強水泥，在作業前應抽檢水泥凝結時間、安定性與強度指標等。
3.1.3細骨料質量控制
為了減少噴射混凝土作業時產生的粉塵，提高噴射混凝土結構強度，宜選用含水量在5%~7%、細度模數在2.5以上的中、粗砂作為粗骨料，防止噴射混凝土硬化時產生收縮性裂紋。
3.1.4外加劑質量控制
速凝劑是噴射混凝土施工經常采用的外加劑，但在添加速凝劑前，應分別通過水泥凈漿凝結效果試驗與速凝劑與水的相容性試驗，保證噴射混凝土速凝劑終凝與初凝時間分別在10min和5min以下。
3.1.5水質量控制
施工時為了防止噴射混凝土結構硬化及凝結，嚴禁采用含硫酸鹽量≥1%及pH值＜4的酸性水，使噴射混凝土結構強度穩定。
3.2配合比質量控制
3.2.1含砂率
公路隧道施工中噴射混凝土含砂率一般控制在45%~55%之間。應用表明，含砂率≥55%，噴射混凝土收縮性強，強度不高；而含砂率≤45%時，噴射混凝土回彈量大，容易堵塞噴射管。
3.2.2水灰比
工程實踐結果表明，公路隧道施工中噴射混凝土水灰比在0.40~0.45之間時，噴射回彈量小，強度最高。
3.2.3干集料重量比
由砂石與水泥組成的干集料重量比通常應保持在1∶4~1∶4.5之間。為了減少回彈量，水泥量宜控制在375~400kg/m3左右。
3.2.4速凝劑
現場拌和試驗表明，公路隧道邊墻及拱部區域速凝劑摻和量分別保持在2%~4%為宜。
3.3施工機具性能質量控制
施工時應保證噴射混凝土相關機具不漏氣、不漏水及干混合料生產能力達到3~5m3/h。在混凝土噴射時使骨料最大粒徑＜25mm，水平與垂直方向輸送距離分別應≤100m和30m。同時應對供水設施進行調節，使噴射混凝土噴頭處水壓在0.15~0.2MPa之間。
3.4施工工藝質量控制
首先，在施工前要充分做好相關施工準備工作，加強質量控制。噴射前認真檢查開挖斷面，做好排水引流工作，采用水或高壓風清洗受噴面，檢查調試機械設備運行性能狀態；與此同時，應檢查噴射混凝土施工材料及機械管路質量性能，及時清除浮石。其次，在施工階段，應分層、分部、分塊與分段噴射混凝土，分段長度應≤6m，分塊大小為2×2，按先上后下、先墻后拱順序噴射作業；巖面與噴嘴間的水平距離應控制在0.8~1.2m之間；再者，應結合現場作業情況，對噴射水壓、風壓等參數進行調節。此外，在質量控制施工后期，宜采用抗壓強度試驗法及厚度檢測法等，對隧道工程噴射混凝土施工質量進行檢測控制。若噴射厚度不足，應及時補噴，隧道噴射混凝土支護應確保“內堅外美”。
4結語
公路隧道混凝土噴射施工中，應從水泥、粗細骨料、水以及外加劑幾個方面加強原材料施工質量控制，并嚴格控制干集料重量比、含砂率、水灰比與速凝劑摻和量等關鍵質量參數。在施工機具性能質量控制方面，應合理調節噴頭水壓；施工中還應排水引流，分層、分塊與分段噴射，調節噴射參數，降低成本，確保隧道工程的施工質量。
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作者:段長高 單位:貴州橋梁建設集團有限責任公司
