公路隧道潮式噴射混凝土施工工法中交第一公路工程局有限公司中交一公局第三工程有限公司黃啟貴郎娟1前言現(xiàn)在，噴射混凝土大量應(yīng)用于隧道施工、礦井掘進、水利水電、邊坡穩(wěn)定等工程中。噴射混凝土施工慣用的有“干噴法”和“濕噴法”兩種，但干噴法回彈量大、粉塵多，濕噴法對噴射設(shè)備有比較高的性能規(guī)定，操作不當(dāng)易堵管造成很大損失。潮噴法是結(jié)合了干噴法、濕噴法工藝優(yōu)點的一種創(chuàng)新，能夠減少回彈率，提高混凝土強度，減少污染，改善工人作業(yè)環(huán)境，含有很高的應(yīng)用價值。2工法特點1支護及時，噴射能力大，普通為3～20m3/h以上，最適宜于大面積噴射混凝土施工，并可減少噴射周期2回彈量少，隧道邊墻采用潮式噴射混凝土?xí)r可控制在13～15%；3噴射的混凝土均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、強度高、密實度好、防水性能較好；4節(jié)省勞動力，減少勞動強度，提高工效，減少成本；5施工安全，可避免坍塌、混凝土回彈、粉塵等造成的人身不安全隱患，改善噴射工人勞動條件；6施工靈活性大。3合用范疇由于潮式法噴射混凝土含有以上特點，因此它合用于隧道施工、礦井掘進、水利水電等地下工程的臨時和永久支護中，同時還能夠應(yīng)用于地面工程的路塹邊坡防護與加固、基坑防護、構(gòu)造補強等工程中。4工藝原理噴射混凝土是使用混凝土噴射機，按一定的混合程序，將摻有速凝劑的混凝土拌和料與高壓水混合，通過噴嘴噴射到巖壁表面上，并快速凝固結(jié)成一層支護構(gòu)造，從而對圍巖起到支護作用。不同噴射辦法的重要區(qū)別是投料程序不同，特別是加水和速凝劑的時機不同。干噴：用攪拌機將骨料和水泥拌和好，投入噴射機料頭，同時加入速凝劑，用壓縮空氣使干混合料在軟管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)，壓送到噴槍，在噴頭處加入高壓水混合，以較快速度噴射到巖面上。潮噴：將骨料預(yù)加少量水（含水量控制在8%以內(nèi)），使之呈潮濕狀，再加水泥拌和，從而減少上料、拌和及噴射時的粉塵，但大量的水仍是在噴頭處加入，潮噴法施工原理示意圖如圖4.0.1所示

噴射機水泥100kg砂228kg石子198kg噴頭攪拌機壓縮空氣風(fēng)壓控制在0.15~0.2MPa水，水壓0.2MPa受噴面速凝劑水泥用量的4%0.6~1.2m篩網(wǎng)Ф10mm（濾出超徑石子）適量加水圖4.0.1潮式噴射混凝土工藝原理示意圖5施工工藝流程及操作要點5.0.1潮式噴射混凝土施工工藝流程見圖5.0.1。準(zhǔn)備工作配料拌合混凝土運輸混凝土噴射清理混凝土配合比選定巖面清理風(fēng)水供應(yīng)圖5.0.1噴射混凝土施工工藝流程框圖5.0.2操作要點2配合比設(shè)計噴射混凝土的配合比應(yīng)通過實驗擬定，滿足混凝土強度和噴射工藝規(guī)定。1）水泥與砂石重量比：水泥與砂重量比普通為1：4～1：4.5，每立方干集料中，水泥用量約為375Kg/m3～400Kg/m3。2）含砂率：含砂率普通為45%～55%，超出范疇均容易造成堵管、回彈量大、且收縮加大。宜采用粗砂或中粗砂。3）水灰比：水灰比普通以0.4～0.45為宜，普通邊墻為水泥：砂：石子＝1：（2.0～2.5）:（2.5～2.0）,拱部為水泥：砂：石子＝1：2.0:（1.5～2.0）。3噴射前的施工準(zhǔn)備1）檢查開挖斷面凈空尺寸，對欠挖部分及全部開裂、破碎、崩解的破損、松動巖石進行清理和解決，去除浮石和墻角虛碴。2）用高壓水沖洗受噴面，當(dāng)受噴巖面遇水容易潮解、泥化時，采用高壓風(fēng)吹凈巖面。3）檢查機具設(shè)備和風(fēng)、水、電等管線路，并試運轉(zhuǎn)，確保作業(yè)區(qū)內(nèi)含有良好通風(fēng)和照明條件。4）當(dāng)受噴面有滴水、漏水、集中出水等時，應(yīng)進行解決。4混凝土拌和及運輸按施工配合比進行噴射混凝土拌和，拌和采用500型雙臥軸強制式攪拌機，用6m3運輸汽車或裝載機運輸至隧道噴射現(xiàn)場。下雨時，應(yīng)及時覆蓋砂石料，確保砂石含水量不至于太大影響拌和及施工質(zhì)量。拌制過程以下：先投入碎石、砂子和水泥，然后加入適量水（砂石含水率不不不大于8%）攪拌均勻，使拌和料略微濕潤、無大量粉塵，攪拌時間為兩分鐘，在加入噴射機時摻入5噴射作業(yè)1）工作風(fēng)壓的調(diào)節(jié)：普通為0.15～0.2Mpa之間。根據(jù)噴射混凝土的部位變化，距離遠近及噴射混合料的具體含水率大小，及時調(diào)節(jié)工作風(fēng)壓。風(fēng)壓過大，會增加回彈，甚至把未完全凝固的混凝土吹落；風(fēng)壓小，粗骨料沖不進砂漿層而脫落，影響噴混凝土品質(zhì)，風(fēng)壓過小時甚至?xí)斐啥鹿?；現(xiàn)場以噴混凝土回彈量小、表面有光澤、易粘著為度掌握風(fēng)壓。2）噴射機安裝調(diào)試后先注水后通風(fēng)，清通機筒及管路投料。持續(xù)喂料，經(jīng)常保持料斗內(nèi)料滿，料斗上設(shè)10mm孔徑的篩網(wǎng)一道，避免超徑骨料進入機內(nèi)，造成堵管。3）加水量的調(diào)節(jié)：噴射時，先注水（注意噴嘴要朝下，避免水流入輸料管），后送風(fēng)，然后上料，根據(jù)受噴面和噴出的拌和物狀況調(diào)節(jié)注水量，以噴后易粘著，回彈小和表面呈濕潤光澤、無干斑或流淌現(xiàn)象為度。4）噴射次序：噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片由下而上次序進行，每段長度不適宜超出6m。噴射時按先墻后拱（拱部從拱腳開始，邊墻從墻角開始）。5）噴射料束運動軌跡：環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動并一圈壓半圈，環(huán)形旋轉(zhuǎn)直徑約為0.3m。噴射第2行時，依次序由第一行起點上方開始，行間搭接2～3cm。6）最佳噴射距離與角度：噴頭距巖面距離以0.6m～1.2m為宜，在上部，可適宜增加到1.5m～2.0m，噴射料束與受噴面基本垂直，與受噴面垂線成5°～15°7）一次噴射厚度：根據(jù)設(shè)計厚度和噴射部位擬定，初噴厚度不不大于4～6cm。首層噴混凝土?xí)r，要著重填平補齊，將小的凹坑噴圓順。8）噴射混凝土厚度控制：噴射厚度控制采用標(biāo)樁法。當(dāng)安設(shè)錨桿時，運用錨桿外露長度作標(biāo)樁。如果不設(shè)錨桿，則可在巖面上用電鉆鉆孔錨固某些鐵釘或φ6mm鋼筋頭，其外露長度與設(shè)計噴混凝土厚度相等，每平方米約設(shè)1～2根，梅花型布置，噴混凝土后無鋼筋頭外露即可。9）噴射混凝土平整度控制：表面平整度以目測平順為宜，否則需補噴。10）噴射作業(yè)結(jié)束時，將機內(nèi)和管中的拌合料用完后再停機、關(guān)水、斷風(fēng)。每班完畢施工作業(yè)后都要對噴射機進行清理、檢修，確保下一班機器工作狀態(tài)良好。11）噴混凝土養(yǎng)生：混凝土終凝2h后，開始噴水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7d，氣溫低于+5℃12）噴射混凝土作業(yè)須緊跟開挖面時，下次爆破距噴混凝土作業(yè)完畢時間的間隔不得不大于4h。調(diào)節(jié)噴射角度，進行現(xiàn)場噴射隧道早期支護噴射成型圖5.0.2噴射混凝土施工圖6材料與設(shè)備6.0.1潮式噴射混凝土的原材料涉及：水泥、碎石或卵（礫）石、砂、水、外加劑（速凝劑）。應(yīng)滿足下列規(guī)定。1水泥：應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，另首先是礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。2粗骨料：粗骨料采用堅硬耐久的碎石和卵石。噴射混凝土的石子粒徑不適宜不不大于16mm，噴射微纖維混凝土中的石子粒徑不適宜不不大于10mm，骨料級配宜采用持續(xù)級配。3細骨料：細骨料應(yīng)采用堅硬耐久的中砂和粗砂，細度模數(shù)宜不不大于2.5，含水率宜控制在5%～7%，若超出7%，噴射時易造成堵管。4外加劑：重要是速凝劑，添加速凝劑的目的是使混凝土速凝，以減少回彈量及早強。使用前應(yīng)做與水泥的相溶性實驗及水泥凈漿速凝效果實驗，規(guī)定初凝不應(yīng)不不大于5min，終凝不應(yīng)不不大于10min。應(yīng)根據(jù)水泥的品種、水灰比等，通過不同摻量的混凝土實驗選擇最佳摻量，普通為水泥重量的2%～4%。5水：水質(zhì)應(yīng)符合工程用水的有關(guān)原則，水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)。6.0.2根據(jù)一種隧道兩臺噴射機兩個工作面考慮，可參考表6.0.2配備機械設(shè)備。表6.0.2噴射混凝土設(shè)備表序號設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量1裝載機ZL503m31臺2混凝土拌和站HZS－50025m31臺3自卸汽車東風(fēng)5T1輛4混凝土噴射機PZ-5C5.5m3/h2臺5空氣壓縮機NVY－121720m3/min2臺6噴混凝土作業(yè)臺車自制全斷面1臺7水泵4寸1臺7質(zhì)量控制7.0.1按本工法施工，應(yīng)滿足《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ042-94)和《公路工程質(zhì)量驗收評定原則》(JTGF80/1－)的有關(guān)質(zhì)量原則規(guī)定，并按表7.0.1進行檢測。表7.0.1噴射混凝土實測項目項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查辦法和頻率1噴射混凝土強度(MPa)在合格原則內(nèi)

每班組2組，每10延米最少在拱部和邊墻制作一組2噴層厚度(mm)平均厚度≥設(shè)計厚度；檢查點的60%≥設(shè)計厚度；最小厚度≥0.5設(shè)計厚度，且≥50鑿孔法或雷達檢測儀：每10m檢查一種斷面，每個斷面從拱頂中線起每3m檢查1點3空洞檢測①無空洞，無雜物鑿孔或雷達檢測儀：每10m檢查一種斷面，每個斷面從拱頂中線起每3m檢查1點①注：發(fā)現(xiàn)一處空洞本分項工程為不合格。外觀檢查：噴混凝土均勻密實，表面平順光亮，無干斑或流滑現(xiàn)象。7.0.2對核心工序應(yīng)采用下列方法進行控制：1噴射混凝土厚度應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定進行施工，同時應(yīng)根據(jù)固巖狀態(tài)鑒定固巖類別及時提出變更設(shè)計。根據(jù)變更文獻，調(diào)節(jié)混凝土噴射厚度。確保安全，經(jīng)濟施工。2盡量采用多層薄層噴射，而不是由一次性全厚度噴射；在隧道拱頂部位，初噴層厚度不應(yīng)超出50mm，以避免噴層過厚發(fā)生墜落影響噴射混凝土粘結(jié)效果。3噴射掛網(wǎng)鋼筋巖面時，鋼筋網(wǎng)必須牢固地固定在巖石基底上，如果鋼筋網(wǎng)松動不牢固，強大的混凝土噴射流體會造成鋼筋網(wǎng)片松動或振動，從而加大混凝土的回彈量，造成浪費并影響噴射混凝土粘結(jié)強度。4施工時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際狀況調(diào)節(jié)噴射混凝土配合比和操作辦法，減少混凝土的回彈量，節(jié)省成本。影響噴射混凝土回彈量的因素重要有下列幾個方面：供風(fēng)量、噴嘴與噴射巖面的角度、速凝劑的摻量、噴嘴至噴射巖面的距離、噴射部位等。8安全方法1開工前作業(yè)人員必須進行崗位培訓(xùn)，做出較具體的生產(chǎn)安全技術(shù)交底，提高安全意識，并進行安全技術(shù)應(yīng)知應(yīng)會考核。2全部進入隧道工地的人員，必須按規(guī)定配帶安全防護用品，遵章守紀，聽從指揮。噴射作業(yè)人員應(yīng)佩戴防塵口罩，操作噴槍頭的人員，應(yīng)配戴護眼罩、長筒乳膠手套等勞保用品。3對噴錨地段危石應(yīng)及時妥善解決。應(yīng)加強施工區(qū)的照明、通風(fēng)和防塵方法。4噴射機械定機、定人、定崗，認真執(zhí)行安全操作規(guī)程，堅持交接班檢查制度，作好統(tǒng)計。5高壓作業(yè)機械均應(yīng)安設(shè)壓力表、安全閥。使用邁進行耐壓實驗，合格后方可使用。6噴射和解決堵管過程中，嚴禁噴嘴對人，以免射傷別人。7施工期間現(xiàn)場負責(zé)人會同有關(guān)人員對各部位噴射支護定時檢查。在不良地段，每班指定專人檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)支護變形或損壞時，立刻修整加固。8開挖后自穩(wěn)程度很差的圍巖、噴射混凝土尚未達成一定強度、噴錨后變形量超出設(shè)計允許值以及發(fā)生突變的圍巖，采用及時加強臨時支護方法。9對洞內(nèi)拱頂和地表布置的測點定時觀察，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)和地表位移值等于或不不大于允許位移值，以及地面或洞內(nèi)出現(xiàn)裂縫時，必須立刻告知作業(yè)人員撤離現(xiàn)場，待制訂解決方法后再施工。9環(huán)保方法1車輛在運料過程中，易飛揚的物料應(yīng)以篷布履蓋嚴密，且裝料適中，不得超限。2應(yīng)盡量避免施工場地和運輸?shù)缆樊a(chǎn)生的揚塵對生產(chǎn)人員和其它人造成危害，需經(jīng)常灑水防護。3干燥季節(jié)進行施工時，可預(yù)先在料堆澆灑少量水以確保材料潮濕，避免塵土飛揚。4施工廢水,通過過濾、沉淀或其它辦法解決后才允許排放；施工機械的廢油廢水，應(yīng)采用有效方法加以解決，不得超標(biāo)排放，造成河污染。10經(jīng)濟社會效益分析10.0.1經(jīng)濟效益運用此工法施工，噴射混凝土質(zhì)量穩(wěn)定可靠，回彈浪費少，大大減少了施工成本。通過分析比較，噴射成本比干噴法減少了近10%。孤單廟隧道僅單洞344米的噴射混凝土，就節(jié)省了近30萬元。10.0.2社會效益潮式噴混凝土的強度較干噴有明顯提高，有效地確保了噴混凝土的質(zhì)量，從而有效地確保了施工安全，也提高了隧道運行期間的安全度。另外，潮式噴射混凝土回彈量明顯減少，有效地節(jié)省了社會資源，有助于社會的持續(xù)發(fā)展。而卻，潮式噴射混凝土粉塵大大減少，極大地改善了施工環(huán)境，有效地改善了職工健康。總而言之，超市鵬混凝土含有非常突出的社會效益。運用此工法進行噴射混凝土，噴混凝土均勻密實，表面平順光亮，同時混凝土噴射速度快、加緊施工了進度，節(jié)省了時間。孤單廟隧道采用此工法施工，在全線隧道中質(zhì)量、工期均位居前列，成為全線的標(biāo)志性工程和亮點工程，是各級領(lǐng)導(dǎo)視察的必看之處，在獲得良好經(jīng)濟效益的同時贏得了明顯的社會效益。11工程實例孤單廟隧道是西（安）合（肥）西部大通道陜西境內(nèi)丹鳳至陜豫界高速公路DJN4合同段的