隧道工程中喷射混凝土施工技术探讨

隧道工程中喷射混凝土施工技术探讨

摘要： 本文分析了喷射混凝土作隧道支护的主要性能特点， 对喷射混凝土施工中的质量控制问题进行了探讨， 供广大工程技术人员参考。

关键词：隧道工程 新材料喷射混凝土支护 中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号： 1 前言

随着国家基础建设投资力度的加大和人们对环境保护的日益重视，隧道工程建设数量呈现大规模增长的趋势。其特点主要表现在单孔隧道长度纪录不断被刷新；施工技术难度和技术含量不断加大；大断面、多孔连拱和小净距隧道不断出现；高海拔、高寒地区隧道建设也初见端倪；同时有关隧道的规范、标准也日趋规范化、技术化和逐渐统一。

2喷射混凝土作隧道支护的主要性能特点

喷射混凝土是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序将掺有速凝剂的细石混凝土拌和料与高压水混合，经过喷嘴喷射到岩壁表面，并迅速凝固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺与技术，它可以根据需要分次追加厚度，也可以与各种类型的锚杆、钢纤维、钢拱架、钢筋网等构成复合式支护。已有的工程实践表明，采用喷

射混凝土作隧道支护具有以下性能特点：

(1)喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点，能较好地填充岩块问的裂隙与凹穴，增加围岩的整体性，防止岩面的风化和松动，并与围岩共同工作。

(2)喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速简捷。在软弱围岩的隧道中若采用复合式衬砌(即以锚杆喷射混凝土作为初期支护)，与整体式模注混凝土衬砌相比，能节约工程投资不少。

(3)喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在lo min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后可达2mpa，16h后可达5mpa，1天后可达7～8mpa，4天可达到28天强度的70左右。

(4)喷射混凝土与模注混凝土相比，其物理力学性能有所改善，尤其以湿式喷射和水泥裹砂喷射混凝土的抗压强度、抗弯曲疲劳强度、早期强度和抗渗性能有更显著的提高。 3 喷射混凝土施工中的质量控制

目前国内直接以喷射混凝土作为二次衬砌或永久衬砌的情况还不多见，而在隧道工程支护中被广泛使用，各种施工经验也比较成熟，但是从隧道工程质量、安全、效益和有效使用寿命而言，喷射混凝土施工还是有以下几点值得注意。 3.1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

施工工艺来选择，本文主要讲述c20喷射混凝土潮喷法的配合比的设计方法。为了减少回弹量需要较高的砂率，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，根据经验水泥用量宜为：375—45okg／m3，其次确定砂率，宜选用粗砂或中砂(细砂将增加干缩裂缝)，砂率宜为：45％-55％，砂率过高或过低均易造成堵管、回弹量大、强度低、且收缩大等缺点，再次确定水灰比，水灰比宜为：0．4—0．5，水灰比过小，会产生粉尘大，回弹量多、粘结力低，喷层会产生干斑、砂窝等现象；水灰比过大，强度低、速凝效果差、喷层流淌、滑移、坍落等，另外要注意根据施工环境的温度、周围岩壁类别、施工队伍的施工水平做相应的调整。 3．2 喷射混凝土的厚度控制措施

(1)喷射混凝土的厚度应达到设计厚度和规范允许的误差范围。从施工现场的情况看，个别隧道存在喷射混凝土普遍偏薄的现象，这是有一定风险的。我们知道初期支护是和围岩共作用同控制围岩变形的释放，是保证下道工序施工安全和隧道结构稳定的主要因素，是主要的受力者，当喷射混凝土出现裂缝时，原则上应及时进行补喷和针对具体的开裂原因采取其他补强措施，以控制围岩变形在适度范畴，而不是任其释放。当然，有人说“初期支护喷层厚度不够，可以利用二次衬砌混凝土进行补充”，这种说法从隧道总体

结构尺寸而言，是可行的；但从新奥法施工原理和结构受力机理而言，却是一大误区。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 以钢筋头等物作为喷层厚度标志，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，只要将钢筋头焊接在钢拱架或系统锚杆上即可。 (2)在有钢拱架作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。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。

(3)局部喷射混凝土过厚的情况，在挂防水板前一定要将突出部分混凝土剔除。因为这种情况有可能顶破防水板，更有可能在初期支护和二次衬砌之间形成点接触，局部应力集中的情况可能导致二次衬砌表面开裂。

3．3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 4结束语

在全国公路和铁路迅速发展、路网等级不断提高和环境保护意识日益加强的今天，隧道工程施工更要理论结合实际，各道工序步步为营，质量层层把关， 消除隐患．保证施工顺利进行和效益不断增长。