楊　超

摘要：文章通過(guò)對(duì)新光快速路隧道工程噴射混凝土施工過(guò)程中的回彈量、厚度、檢測(cè)等問(wèn)題的探討，結(jié)合施工實(shí)際對(duì)隧道工程噴射混凝土施工提出建議。

關(guān)鍵詞：噴射混凝土；回彈量；厚度；強(qiáng)度；檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374(2009)03-0041-02

隨著國(guó)家交通基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的加大和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，隧道工程建設(shè)呈現(xiàn)較大增長(zhǎng)趨勢(shì)。據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)已建成鐵路隧道5300余座，總長(zhǎng)度約4000km；公路隧道1800余座，總長(zhǎng)度約750km，是世界上隧道工程最多的國(guó)家。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在單孔隧道長(zhǎng)度紀(jì)錄不斷被刷新；施工技術(shù)難度和技術(shù)含量不斷加大；大斷面、多孔連拱和小凈距隧道不斷出現(xiàn)；高海拔、高寒地區(qū)隧道建設(shè)很突出；各部門(mén)有關(guān)隧道的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也逐漸統(tǒng)一。

一、噴射混凝土在隧道工程復(fù)合支護(hù)中的作用

目前隧道工程復(fù)合支護(hù)中普遍采用的是噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土，噴射方式主要有潮噴和濕噴。噴射混凝土具有支護(hù)及時(shí)、強(qiáng)度高、密實(shí)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，特別是在軟弱圍巖地質(zhì)條件下，配合鋼拱架和系統(tǒng)錨桿作為聯(lián)合支護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)更為明顯。就新奧法原理而言，容許圍巖產(chǎn)生變形，同時(shí)在圍巖變形過(guò)程中，通過(guò)圍巖自承體系和支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖變形進(jìn)行控制，達(dá)到讓圍巖變形的適度釋放而不是徹底釋放的目的。在上述過(guò)程中，噴射混凝土的作用可分成兩個(gè)階段：(1)噴射混凝土施作初期，從材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征，可把噴射混凝土看作柔性結(jié)構(gòu)，為圍巖變形的適度釋放提供空間；(2)當(dāng)噴射混凝土具有一定強(qiáng)度后，可把鋼拱架、系統(tǒng)錨桿和噴射混凝土組成的支護(hù)體系看作鋼性結(jié)構(gòu)，用來(lái)控制圍巖變形，達(dá)到保護(hù)和發(fā)揮圍巖自承能力的效果。當(dāng)然在所有作用過(guò)程中，也應(yīng)該重視和強(qiáng)調(diào)支護(hù)體系的韌性概念，目前施工大多采用噴射鋼纖維混凝土，就是這種概念發(fā)展的必然結(jié)果。

二、噴射混凝土施工的關(guān)鍵技術(shù)

(一)噴射混凝土的回彈量控制

目前隧道工程噴射混凝土施工，為保護(hù)環(huán)境和維護(hù)工人健康。大多采用潮噴，其回彈量普遍較大，平均在30％以上，損失較大。一般隧道工程的利潤(rùn)主要來(lái)自開(kāi)挖和初期支護(hù)的噴射混凝土。如何通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理來(lái)降低噴射混凝土的回彈量，筆者通過(guò)對(duì)多座隧道工程、多個(gè)施工隊(duì)伍施工情況的分析比較，認(rèn)為做好以下幾點(diǎn)可以將回彈量控制在15％～24％的范圍。(1)分段分塊噴射。分段長(zhǎng)度不超過(guò)6m，分塊大小不超過(guò)2m×2m，嚴(yán)格接先墻后拱、先下后上的順序進(jìn)行噴射，以減少混凝土因重力而滑動(dòng)或脫落。

1．計(jì)算：Ap=2.5AL(1)

式中：△p——增加的風(fēng)壓值，N/cm²；

△L——輸料管增加的長(zhǎng)度，m。

噴射混凝土的水壓一般控制在稍高于風(fēng)壓即可，施工現(xiàn)場(chǎng)可以按水壓高于輸料管風(fēng)壓10～15N/cm²進(jìn)行控制，其目的是為了保證高壓水能夠從噴槍混合室(噴頭處)內(nèi)壁小孔高速射出，把拌合料迅速拌合均勻。噴射料的水灰比控制是比較困難的。熟練的噴射手通過(guò)噴射混凝土表面的光滑度可判定水灰比的大小。理論上講，0.45～0.50的水灰比對(duì)噴射混凝土的回彈量和質(zhì)量是有利的。

2．控制噴嘴距離(噴射距離)和角度。噴射距離在0.6～1.2m時(shí)，混凝土回彈量較小，噴射距離過(guò)大或過(guò)小都會(huì)增加回彈量。噴頭長(zhǎng)度一般只有0.5～0.6m，噴射手因存在骨料反彈的恐懼心理，要將噴射距離控制在0.6～1.2m較困難。解·11·任小平：隧道工程噴射混凝土施工的探討決的辦法可將噴頭加長(zhǎng)到1.2～1.5m，這樣噴射手站在距離噴巖面2.0m左右即可進(jìn)行噴射。噴嘴與噴巖面應(yīng)盡量垂直，并偏向剛噴射部位(傾斜角控制在10°內(nèi))，這樣不僅回彈量少，而且噴射效果和質(zhì)量更好。

3．嚴(yán)格控制風(fēng)壓、水壓和水灰比。過(guò)大的風(fēng)壓會(huì)造成噴射速度太快，加大骨料的反彈，從而加大回彈量，但混凝土密實(shí)性較好；風(fēng)壓過(guò)小，會(huì)使噴射力減弱，造成混凝土密實(shí)性較差，甚至達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)輸料管長(zhǎng)度為20m時(shí)，合適的風(fēng)壓為100～130N/cm²。

4．控制一次噴層厚度和分層噴射的間隔時(shí)間。

(二)噴射混凝土厚度的控制

1．噴射混凝土的厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和規(guī)范允許的誤差范圍。從施工現(xiàn)場(chǎng)的情況看，個(gè)別隧道存在噴射混凝土普遍偏薄的現(xiàn)象，這是有風(fēng)險(xiǎn)的。因?yàn)槌跗谥ёo(hù)將會(huì)和圍巖共同控制同巖變形的釋放，保證下道工序施工安全和隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，是主要受力者。若噴射混凝土出現(xiàn)裂縫，原則上也應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴和采取其他補(bǔ)強(qiáng)措施，以控制圍巖變形在適度范疇，而不是任其釋放。有人說(shuō)，“初期支護(hù)噴層厚度不夠，可以利用二次襯砌混凝土進(jìn)行補(bǔ)充”，這種說(shuō)法只是從隧道總體結(jié)構(gòu)尺寸滿足了要求，但從新奧法施工原理和結(jié)構(gòu)受力機(jī)理而言，卻是一大誤區(qū)。

2．在有鋼拱架作為初期支護(hù)的情況下，往往出現(xiàn)鋼拱架處噴層厚，兩鋼拱架間噴層薄，形成縱向波浪型。這種情況將會(huì)產(chǎn)生如下后果：(1)在圍巖變形較大或局部存在松動(dòng)圍巖時(shí)，可能由于噴層厚度不夠，無(wú)法提供足夠抗力而導(dǎo)致噴層出現(xiàn)裂縫甚至掉塊；(2)在鋪設(shè)防水板后澆筑二次襯砌混凝土?xí)r，容易將防水板擠破，也可能在初期支護(hù)和二次襯砌間形成空洞區(qū)。要解決這個(gè)問(wèn)題，重點(diǎn)應(yīng)放在噴射過(guò)程中，要求噴射手在全斷面螺旋噴射完成后，及時(shí)對(duì)鋼拱架間進(jìn)行補(bǔ)噴；或者在掛防水板前對(duì)噴射混凝土表面進(jìn)行檢查，嚴(yán)重不夠的必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)噴，否則二次襯砌混凝土澆筑后再通過(guò)打孔(或預(yù)埋鋼管)注漿填充來(lái)處理兩層間的空洞，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且還會(huì)破壞防水板，造成漏水現(xiàn)象。

3．對(duì)局部噴射混凝土過(guò)厚的情況，在掛防水板前一定要將突出部分混凝土剔除。因?yàn)檫@種情況有可能頂破防水板，更有可能在初期支護(hù)和二次襯砌之間形成點(diǎn)接觸，造成局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致二次襯砌表面開(kāi)裂。

(三)噴射混凝土強(qiáng)度檢測(cè)

目前對(duì)噴射混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)的方法大多利用拌和料進(jìn)行人工澆筑立方體試塊，部分直接向試模內(nèi)噴射混凝土進(jìn)行試塊制作。實(shí)際上，這兩種試塊的制作方法并不能反映噴射混凝土的真實(shí)情況，試驗(yàn)結(jié)果也不能確切地反映現(xiàn)場(chǎng)噴射混凝土的強(qiáng)度。這種差異的原因在于現(xiàn)場(chǎng)噴射的混凝土受?chē)娚淞Φ淖饔糜绊懘?，且受?chē)娒媾c試模面完全不同。目前混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的方法有模筑試塊法、“回彈一超聲”綜合法、氣壓射釘槍法和切割鉆芯法等。筆者認(rèn)為切割鉆芯法制作的試塊接近噴射混凝土的真實(shí)情況，盡管比較費(fèi)事，但作為工程質(zhì)量控制手段，是有必要的。當(dāng)然，施工現(xiàn)場(chǎng)也可通過(guò)操作簡(jiǎn)單、方便的“回彈一超聲”綜合法和氣壓射釘槍法，加大采集樣本數(shù)據(jù)數(shù)量，以便更加準(zhǔn)確地反映噴射混凝土的平均強(qiáng)度水平和離異性信息。關(guān)于切割鉆芯試塊的強(qiáng)度可用式(2)進(jìn)行計(jì)算：

R=K1·K2·Rc(2)

Rc——切割鉆芯圓柱體(50mm×100mm)試塊的單軸抗壓強(qiáng)度；

K1——現(xiàn)場(chǎng)取樣條件系數(shù)，可取0.85；

K2——圓柱體試塊形狀系數(shù)，可取0.80。

三、幾點(diǎn)建議

1．重視混凝土的噴射方式，積極推廣濕噴技術(shù)的運(yùn)用。在濕噴過(guò)程中，事先可將包括水在內(nèi)的各種材料正確計(jì)量，0.45～0.50的水灰比容易控制，從而容易達(dá)到減少回彈量和粉塵的目的。

2．加強(qiáng)噴射混凝土配合比的調(diào)整和控制，骨料盡量采用連續(xù)級(jí)配。施工應(yīng)重點(diǎn)控制好骨料的級(jí)配，這除了要求工地實(shí)驗(yàn)室定期定量檢測(cè)外，還要求加強(qiáng)骨料加工和采集，采取多種措施保證骨料的連續(xù)級(jí)配。譬如，骨料粉塵量過(guò)大時(shí)，就應(yīng)該在加工場(chǎng)骨料出口安置抽風(fēng)機(jī)，在材料源頭進(jìn)行控制和處理。

3．做好光面爆破設(shè)計(jì)，保證光面爆破質(zhì)量。光面爆破應(yīng)針對(duì)不同等級(jí)圍巖單獨(dú)設(shè)計(jì)，要考慮到炮眼布置、深度和角度、單孔裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序等，通過(guò)光面爆破參數(shù)的改變和修正，保證不同圍巖地段光面爆破輪廓圓順，保證開(kāi)挖質(zhì)量。圓順的開(kāi)挖輪廓既有利于保證噴射混凝土的質(zhì)量，更有利于減少?lài)娚浠炷恋幕貜椓俊?/p>

4．盡量采用大板切割的試驗(yàn)檢測(cè)方法對(duì)噴射混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。大板切割即向木板或竹夾板(板的大小根據(jù)取樣組數(shù)多少而定)上噴射13～15cm厚的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待達(dá)到一定強(qiáng)度后切割取樣。這樣取得的試塊可以代表洞內(nèi)噴射混凝土的實(shí)際情況，方法簡(jiǎn)單，也不破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)語(yǔ)

在全國(guó)公路和鐵路迅速發(fā)展、路網(wǎng)等級(jí)不斷提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益加強(qiáng)的今天，隧道工程施工更要理論結(jié)合實(shí)際，各道工序步步為營(yíng)，質(zhì)量層層把關(guān)，消除隱患，保證施工順利進(jìn)行和效益不斷增長(zhǎng)。高速公路填石路堤施工質(zhì)量控制填石路堤的施工質(zhì)量控制是高速公路填石路堤施工過(guò)程的關(guān)鍵，是一個(gè)值得深入研究的問(wèn)題。通過(guò)比較填石路堤施工質(zhì)量控制的方法的研究，結(jié)合國(guó)內(nèi)施工的實(shí)際情況，較系統(tǒng)地提出了符合高速公路填石路堤施工的質(zhì)量控制方法。

為合理利用自然資源，將不可避免利用石料作為路基填料，一則就地取材，少占田地，其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著，另一方面，石料透水性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度高、壓實(shí)密度大、沉陷量小等，是良好的填方材料。因此，填石路堤在我國(guó)高速公路建設(shè)中將愈來(lái)愈多的被采用。填石路堤指的是由不易風(fēng)化的石料填筑而成的路堤，要求石料強(qiáng)度不應(yīng)小于15NPa。為了確保填石路堤的工程質(zhì)量，必須從兩個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制：一是填料的要求，二是施工工藝。路基壓實(shí)費(fèi)用在整個(gè)工程費(fèi)用中所占的比例不大，但壓實(shí)質(zhì)量的好壞對(duì)道路的使用有著決定性的影響。高質(zhì)量的壓實(shí)能顯著提高填方的承載力和穩(wěn)定性，大大減少公路運(yùn)營(yíng)時(shí)的維修費(fèi)用。因此，填石路基施工質(zhì)量控制是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。

填石路堤施工前期準(zhǔn)備工作：

1．施工單位應(yīng)全面熟悉設(shè)計(jì)文件，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)和施工調(diào)查，對(duì)不符合實(shí)際情況的設(shè)計(jì)可根據(jù)施工管理程序，向有關(guān)部門(mén)提出修改意見(jiàn)。

2．根據(jù)工程數(shù)量和工期要求，制定施工組織設(shè)計(jì)。做到材料、機(jī)械設(shè)備、勞動(dòng)力、臨時(shí)工程、生活供應(yīng)等全面落實(shí)。

3．應(yīng)按設(shè)計(jì)圖表，恢復(fù)路線中樁，定出路堤坡腳、及邊溝等位置，以便清理現(xiàn)場(chǎng)和施工。

4．在路堤施工前，應(yīng)按現(xiàn)行《公路路基施工規(guī)范》的規(guī)定，將路堤范圍內(nèi)原地面的淤泥、雜草等進(jìn)行清理和整修。若路堤位于水塘、水溝等局部低洼積水地段，應(yīng)清淤回填至基底標(biāo)高。