【摘 要】 在隧道施工中噴射混凝土已廣泛應(yīng)用在初期支護(hù)上，但目前隧道施工中噴射混凝土的回彈率平均都在40%以上，不但原材料浪費(fèi)較大，增加施工成本，而且過(guò)大的回彈率使施工現(xiàn)場(chǎng)空氣中粉塵含量過(guò)高，嚴(yán)重威脅到施工人員的健康安全。本文就主要對(duì)隧道噴射混凝土回彈率控制相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 隧道噴射；混凝土回彈率；控制措施

一、影響噴射混凝土回彈的因素

1、輸料管距離影響

噴射混凝土?xí)r，干料在輸料管里向噴頭輸送的過(guò)程中，管內(nèi)界面上的力都是相同的，而水泥、砂子和石子的重量不同，因而三種物料在輸料管中的運(yùn)動(dòng)軌跡不同。即水泥在管道上部懸浮，砂子在管道中部半懸浮，而石子則在管道底部滾動(dòng)，這樣原本混合均勻的物料又被重新分級(jí)。管路越長(zhǎng)這種在管道中分層的現(xiàn)象就越明顯。

2、工作風(fēng)壓影響

工作風(fēng)壓是噴射混凝土施工中第一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。實(shí)踐證明：當(dāng)風(fēng)壓小于0.04MPa時(shí)，不但干料在管路中容易分層，而且在噴出后成平拋運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致噴在圍巖上的物料，泥漿多，砂石少，且容易堵塞管路；當(dāng)風(fēng)壓大于0.1MPa時(shí)，物料噴出后，雖成直線運(yùn)動(dòng)，但是速度過(guò)快增加了回彈率；當(dāng)風(fēng)壓在0.06～0.08MPa時(shí)，噴頭與圍巖的距離為1m時(shí)，物料的噴束直徑一般為0.2m左右，物料集中不分離，噴到圍巖上的速度適宜。

3、混凝土的配合比

根據(jù)混凝土的抗拉強(qiáng)度測(cè)試得到水泥、砂子和石子的比例為1∶2∶2.5的比例為最佳。速凝劑的比例對(duì)減少回彈，提高早期強(qiáng)度，縮短初凝時(shí)間起著非常重要的作用。但是過(guò)量的速凝劑會(huì)降低混凝土的后期強(qiáng)度，因此速凝劑摻入水泥的用量以5%為最佳。試驗(yàn)得出水灰比在0.4～0.45之間回彈率低且強(qiáng)度高。但水量的控制要靠噴射手的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制。

4、噴射手的操作

噴射手的操作水平是影響噴射混凝土質(zhì)量、回彈率的主要影響因素。噴頭要盡量垂直圍巖，與圍巖的角度不宜小于70°。實(shí)踐證明，噴頭與圍巖近乎時(shí)，物料的回彈率一般為6%-9%。噴射混凝土?xí)r，噴頭的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)也是降低回彈率的重要方式之一。噴頭旋轉(zhuǎn)移動(dòng)可以有效降低干料在管道中的分層和噴出后平拋運(yùn)動(dòng)對(duì)噴漿施工質(zhì)量的影響。

二、噴射混凝土回彈率控制措施

1、原材料的質(zhì)量控制

（1）水泥。噴射混凝土水泥應(yīng)選擇早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快，收縮小，并且能與摻入的速凝劑快速反應(yīng)的水泥，從而加快凝結(jié)速度，以便減少回彈量，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)優(yōu)先選用標(biāo)號(hào)不低于42.5的早強(qiáng)水泥。

（2）砂子。噴射混凝土?xí)r砂子最好使用中粗砂，試驗(yàn)證明，細(xì)度模數(shù)在3.1-3.3之間，含泥量小于4.5%，含水率在5%-7%之間為宜。砂子過(guò)細(xì)時(shí)收縮增大，并且施工時(shí)粉塵增大，不利于施工；砂子過(guò)粗，砂子與碎石不能均勻的混合，回彈量顯著增大。

（3）碎石。碎石過(guò)大回彈量增大，并且施工過(guò)程中容易堵管，對(duì)機(jī)器磨損嚴(yán)重；碎石過(guò)小回彈量減少但混凝土強(qiáng)度不夠。

（4）外加劑。噴射混凝土的外加劑主要使用速凝劑，其主要目的使噴射混凝土的凝結(jié)速度加快，一則減少回彈損失，防止噴射混凝土因重力作用引起的脫落；再次確保了下個(gè)工序施工的安全性、時(shí)效性。

2、配合比控制

（1）水泥用量。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)水泥用量太少回彈量顯著增大，并且混凝土強(qiáng)度不足；水泥用量過(guò)多時(shí)不僅粉塵增大同時(shí)也造成混凝土收縮量增加也造成回彈量增加。據(jù)某項(xiàng)研究表明：噴射混凝土水泥用量超過(guò)450kg/m3時(shí)增大水泥用量對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不是很明顯。

（2）水灰比。在噴射混凝土過(guò)程中，混凝土表面若出現(xiàn)干斑時(shí)不僅回彈量增大而且粉塵增大，不利于施工。若噴射混凝土表面出現(xiàn)水流，則表明水灰比過(guò)大，也容易造成回彈量增大。噴射混凝的最佳水灰比控制在0.45-0.55之間。

3、施工工藝控制

（1）風(fēng)壓控制。在噴射混凝土作業(yè)時(shí)，輸料管長(zhǎng)度一般在15m左右，噴嘴與噴射巖面的距離在0.8-1.2m時(shí)，噴射機(jī)風(fēng)壓控制在0.2-0.45MPa時(shí)回彈量最小，考慮到因隧道輸風(fēng)管造成的風(fēng)力浪費(fèi)應(yīng)根據(jù)隧道長(zhǎng)度與風(fēng)管的密封程度控制風(fēng)源壓力，對(duì)于1000米以下隧道風(fēng)管密封程度較好的情況下風(fēng)源壓力控制在0.2-0.5MPa。風(fēng)源壓力過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致回彈量增大。水壓過(guò)小，混合料因不能充分水化濕潤(rùn)混凝土噴射面將出現(xiàn)干裂，回彈量增大，并且混凝土強(qiáng)度大大降低；水壓過(guò)大時(shí)噴射混凝土因沒有初凝而被水流沖洗直接脫落，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，通常在噴頭口接直徑為100mm長(zhǎng)為0.6-0.8m的塑料管目的使混合料和水在噴射管口充分混合均勻。實(shí)踐證明，水壓應(yīng)比風(fēng)壓高0.1-0.15MPa時(shí)噴射效果最好。

（2）噴射角度控制。在噴射平整巖面時(shí)，噴嘴與受噴巖面應(yīng)垂直，如果在噴射混凝土過(guò)程中噴射口與受噴面沒有垂直時(shí)，回彈量將大大增加。因此隧道噴射混凝土在拱腰和拱頂處噴射施工出要特別注意。但在噴邊墻時(shí)，宜將噴嘴略向下俯10°左右，使混凝土束噴射在較厚的混凝土頂端。由于混凝土束噴射在呈黏塑性狀態(tài)的混凝土上，可避免料束中的粗集料直接與巖面撞擊，減少回彈量。

（3）距離控制。在噴射混凝土過(guò)程中距離的遠(yuǎn)近對(duì)噴射混凝土的質(zhì)量和回彈量的影響很大，距離太遠(yuǎn)，會(huì)使噴射混凝土回彈率增大，混凝土密實(shí)度降低從而造成混凝土強(qiáng)度不夠，距離太近，因風(fēng)壓、水壓沖擊造成未初凝的混凝土脫落，回彈量不僅增大而且回彈骨料有可能傷及噴槍手。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得當(dāng)風(fēng)壓控制合理時(shí)，噴嘴與受噴巖面的距離控制在0.8-1.2m彈量最少。

（4）分層噴射厚度控制。一次噴射混凝土過(guò)厚常常造成混凝土下垂或脫落，造成回彈量增加。這是由于混凝土因沒有達(dá)到一定的強(qiáng)度而因自重過(guò)大出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。施工中發(fā)現(xiàn)在剛剛開始噴射混凝土?xí)r，回彈量最大，骨料幾乎被回彈，當(dāng)巖面上層形成0.5-1cm的砂漿層時(shí)，回彈量將減少，噴射混凝土達(dá)到5cm時(shí)回彈量基本穩(wěn)定下來(lái)。施工中發(fā)現(xiàn)在噴射混凝土前先對(duì)隧道巖面進(jìn)行濕潤(rùn)可以有效的減少回彈。

（5）各噴層時(shí)間間隔的控制。在噴射混凝土過(guò)程中因各噴層時(shí)間間隔掌握不當(dāng)造成回彈量增大。一種是間隔時(shí)間太短噴射混凝土未初凝而被風(fēng)壓水壓沖擊而脫落，造成回彈增大；另一種是時(shí)間間隔太長(zhǎng)噴射混凝土已初凝再次噴射式骨料不能鑲嵌到混凝土面造成回彈增大。因此在施工過(guò)程中因按照混凝土的初凝時(shí)間以及是否添加速凝劑而控制噴層時(shí)間間隔。

（6）噴射順序?；炷羾娚鋺?yīng)采取分塊、分段由下而上先拱腳后邊墻和拱腰，最后拱頂?shù)膰娚漤樞蜻M(jìn)行。對(duì)因爆破開挖超挖面積過(guò)大的巖面時(shí)，采取先兩邊后中間，從上而下進(jìn)行。對(duì)因超挖嚴(yán)重的大坑可采取分層噴射，并且在噴射的過(guò)程中采取逐層掛舍鋼筋網(wǎng)片的方法，以減少回彈量。

（7）工人熟練程度。噴槍手對(duì)噴射混凝土技術(shù)掌握的好壞對(duì)回彈量影響很大。噴射口勻速而緩慢的以順時(shí)針方向做螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以形成均勻的噴射混凝土。因此日常生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)工人技能培訓(xùn)，做好工人防護(hù)措施。

（8）合成纖維.由于纖維的聯(lián)接作用噴射出的混凝土拌和料粘聚性非常好大大降低了回彈量；另一方面加入合成纖維可以減少噴射混凝土的收縮裂紋從而提高強(qiáng)度合成纖維的摻量宜控制為1.2kg/m3。

（9）混凝土中摻入硅石粉，能顯著改善塑形混凝土的粘附性和凝聚性，大幅度減低回彈量，增大噴射混凝土一次成型厚度，縮短工期，節(jié)省工程造價(jià)。

三、結(jié)束語(yǔ)

噴射砼噴射方式分為干噴、潮噴、濕噴及混合噴射等方式，無(wú)論采用哪種方式都需要從材料、施工配合比及施工工藝上去控制，才能降低回彈率，保證噴射砼的強(qiáng)度，為今后隧道噴射混凝土施工提供參考。

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