楊普新 陳四來(lái)

(1.四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610000； 2.四川俄崗公路工程建設(shè)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000)

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·施工技術(shù)·

雀兒山隧道冬季濕噴混凝土施工技術(shù)研究★

楊普新1陳四來(lái)2

(1.四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610000； 2.四川俄崗公路工程建設(shè)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000)

從原材料選取、配合比設(shè)計(jì)、加熱保溫方案三方面，闡述了雀兒山隧道冬季濕噴混凝土的施工技術(shù)，并闡述了噴射工藝參數(shù)、厚度、密實(shí)度、平整度的控制措施，有利于確保該隧道的冬季施工質(zhì)量。

隧道，混凝土，噴射工藝，養(yǎng)護(hù)管理

1 工程概況

雀兒山隧道位于四川省甘孜州德格縣境內(nèi)，為國(guó)道G317線(川藏北線)控制性工程。隧道全長(zhǎng)7 079 m，進(jìn)口設(shè)計(jì)高程4 377.01 m，出口設(shè)計(jì)高程4 232.83 m，是當(dāng)今世界上海拔最高的公路隧道。雀兒山隧道冬季漫長(zhǎng)(一般情況下從本年11 月初至來(lái)年3月31 日)。隧址區(qū)年平均氣溫在-0.7 ℃，年極端最低氣溫為-36.2 ℃。

雀兒山隧道初期支護(hù)采用的是C25噴射混凝土。在高寒高海拔地區(qū)公路隧道中的噴射混凝土施工中關(guān)鍵就是要保證噴射混凝土的強(qiáng)度及抗凍耐久性和抗?jié)B耐久性。雀兒山隧道中主要從四個(gè)方面入手：

一是加強(qiáng)噴射混凝土的配合比；二是施工過(guò)程中的加熱、保溫方案；三是加強(qiáng)噴射混凝土的施工過(guò)程中的工藝和質(zhì)量控制；四是加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理。

2 噴射混凝土的原材料要求及配合比選定

2.1 原材料要求

1)水泥。所用水泥為四川洪雅西南水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5R型水泥。2)粗集料。粗集料為當(dāng)?shù)剀埵瘓?chǎng)生產(chǎn)的花崗巖碎石。5 mm～16 mm連續(xù)級(jí)配，其壓碎值、針片狀顆粒含量、含泥量均滿足規(guī)范要求。3)細(xì)集料。要采用連續(xù)級(jí)配、堅(jiān)硬耐久、顆粒潔凈、細(xì)度模數(shù)宜大于2.5，其含泥量不大于5.0%。雀兒山隧道采用粒徑小于4.75 mm的機(jī)制砂,細(xì)度模數(shù)為2.9。4)速凝劑。常用的速凝劑摻量范圍為2%～6%，要求初凝不大于5 min，終凝不大于10 min。5)水。應(yīng)采用清潔的可飲用水。6)粉煤灰。將粉煤灰摻入到混凝土中，對(duì)提高混凝土的密實(shí)度、改善混凝土的耐久性，降低水化熱，抑制堿—骨料反應(yīng)等具有一定的作用。粉煤灰的活性發(fā)揮主要在后期，對(duì)混凝土前期強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小。選取的粉煤灰的技術(shù)等級(jí)為Ⅰ級(jí)。7)礦渣微粉。?；郀t礦渣經(jīng)干燥、磨粉、達(dá)到適當(dāng)細(xì)度的粉體稱為礦渣微粉。礦渣微粉作混凝土的摻合料對(duì)混凝土抗?jié)B性有較大的提升，能抑制氯離子向混凝土中滲透，使用礦渣微粉等量取代部分水泥時(shí)可以降低混凝土用水量，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性。選取的礦渣微粉的技術(shù)等級(jí)為S95級(jí)。

2.2 配合比

噴射混凝土的基準(zhǔn)配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化是其配合比設(shè)計(jì)方法的第一個(gè)階段，主要以機(jī)制砂為重點(diǎn)的混凝土原材料進(jìn)行研究，確定滿足工作性能和力學(xué)性能的基準(zhǔn)配合比。水灰比的范圍在0.4～0.5之間；用水量在摻加減水劑前選取范圍220 kg/m3～243 kg/m3，摻減水劑后的用水量選取范圍為190 kg/m3～210 kg/m3(減水劑的減水率取14%)；速凝劑摻量范圍為2%～6%；砂率選取范圍為55%～65%。在此基礎(chǔ)上結(jié)合隧道抗凍性和抗?jié)B性能要求，再確定摻加粉煤灰—礦渣微粉復(fù)合型礦物摻合料的合適摻量。

經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和試驗(yàn)，最終確定混凝土的配合比為：水泥∶粉煤灰∶礦渣微粉∶機(jī)制砂∶碎石∶減水劑∶速凝劑∶水=317∶105∶41∶925∶765∶4.53∶18.13∶204。

3 濕噴混凝土施工的加熱保溫方案

濕噴混凝土施工過(guò)程見(jiàn)圖1，要求噴射到受噴面的混凝土的溫度不小于5 ℃。若要保證噴射時(shí)混凝土的溫度，需先保證混凝土拌制后的溫度。

3.1 混凝土拌制過(guò)程控制溫度方案

拌和站、砂石材料倉(cāng)均采用10 cm厚的彩鋼板包裹，內(nèi)部安裝2臺(tái)8 t的燃煤鍋爐，在料場(chǎng)每個(gè)料倉(cāng)布設(shè)循環(huán)熱水地暖。在彩鋼房靠近砂石料倉(cāng)的墻壁上安裝散熱片，1臺(tái)鍋爐用于對(duì)砂石等原材料進(jìn)行地溫加熱和提高棚內(nèi)溫度，使砂子不產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象，同時(shí)保持棚內(nèi)溫度在10 ℃以上；另1臺(tái)鍋爐用于加熱混凝土的拌和用水，控制水溫在60 ℃左右。拌和站接料斗外側(cè)、砂石料棚后側(cè)均裝有棉簾子，供混凝土運(yùn)輸車、砂石料車及鋼筋運(yùn)輸車進(jìn)出。

3.2 噴射混凝土施工過(guò)程中的加熱保溫

施工前先測(cè)施工點(diǎn)的巖體表面溫度和施工點(diǎn)的氣溫，當(dāng)溫度低于5 ℃時(shí)，采用電暖氣對(duì)巖體表面進(jìn)行加熱，直至巖體表面溫度和氣溫均大于5 ℃時(shí)，再進(jìn)行噴射混凝土的施工作業(yè)。作業(yè)完繼續(xù)保溫一段時(shí)間，直至混凝土的強(qiáng)度大于6 MPa時(shí)，才可解除保溫措施。加熱時(shí)采用8 kW輻射式電暖氣進(jìn)行加熱。

4 施工過(guò)程中的工藝和質(zhì)量控制

4.1 噴射工藝參數(shù)控制

噴射工藝參數(shù)的控制也是噴射混凝土施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，噴射壓力、噴射角度以及噴射距離等都是對(duì)噴射混凝土施工有重要影響的參數(shù)。噴射工藝參數(shù)不僅影響噴射混凝土的強(qiáng)度，而且還影響對(duì)噴層厚度的控制。

噴射混凝土?xí)r須嚴(yán)格控制好噴射壓力，壓送壓力過(guò)高和過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致回彈率增加。如果壓送壓力過(guò)低，混凝土自搗固的效果不足，回彈率增加。為降低噴射回彈量，濕噴混凝土的噴射壓力一般控制在0.3 MPa～0.6 MPa。噴槍與噴射面的距離間隔一般以1.0 m～1.5 m為宜。

4.2 噴射厚度控制

如果噴射混凝土的厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，起不到控制圍巖過(guò)度變形的作用，會(huì)引起噴層開(kāi)裂和剝落，以至影響工程的安全使用。影響噴射混凝土厚度的因素主要有：

1)回彈率：隧道拱部噴射混凝土?xí)r回彈率大，施工操作難，導(dǎo)致拱部混凝土噴層經(jīng)常達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度。為了防止這種情況的出現(xiàn)，拱部的噴射混凝土可以采用模噴的辦法來(lái)施工。

2)加強(qiáng)施工管理。施工過(guò)程中可通過(guò)埋設(shè)標(biāo)志來(lái)控制噴射混凝土的厚度，以確保最小厚度滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定頻率加強(qiáng)對(duì)噴射混凝土的厚度檢測(cè)。

4.3 密實(shí)度控制

初期支護(hù)背部與圍巖之間如果存在空洞，初期支護(hù)與圍巖將無(wú)法共同作用，極大的影響隧道的安全使用。密實(shí)度的控制主要包含兩個(gè)方面：一是對(duì)于超挖引起的孔洞的回填，應(yīng)采用模筑混凝土或噴射混凝土進(jìn)行回填密實(shí)，堅(jiān)決杜絕使用干砌片石及其他填充物進(jìn)行回填。二是噴混凝土?xí)r應(yīng)注意噴射角度及風(fēng)壓做到密實(shí)、無(wú)空洞，尤其是鋼拱架背后要特別注意。

4.4 平整度控制

噴射混凝土的表面平整度直接關(guān)系到防水板的鋪設(shè)質(zhì)量、二襯混凝土與初期支護(hù)之間的空洞率等質(zhì)量問(wèn)題。保證平整度合格最基本的措施是光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理，保證光面爆破效果。在光面爆破效果良好的基礎(chǔ)上，噴射混凝土過(guò)程中應(yīng)做到噴射厚度均勻一致，這樣平整度方可滿足要求。如果開(kāi)挖輪廓線超欠挖嚴(yán)重，對(duì)欠挖部位及時(shí)進(jìn)行處理。

5 養(yǎng)護(hù)管理

強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)管理是控制噴射混凝土質(zhì)量的重要手段，養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土強(qiáng)度質(zhì)量起著非常重要的作用。在混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)期，為使混凝土的水化作用得到充分的進(jìn)行，保證混凝土的強(qiáng)度、耐久性等技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)為防止由于干燥而產(chǎn)生裂縫，必須對(duì)其進(jìn)行灑水保濕養(yǎng)護(hù)。噴射混凝土在終凝2 h后開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)，每天灑水養(yǎng)護(hù)3次～4次，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d。

6 結(jié)語(yǔ)

雀兒山隧道在冬季噴射混凝土施工中嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)混凝土配合比的設(shè)計(jì)研究；施工過(guò)程中采取措施對(duì)拌和站、原材料及混凝土的噴射施工過(guò)程進(jìn)行加熱保溫；加強(qiáng)噴射混凝土的施工過(guò)程中的工藝和質(zhì)量控制,后期注意噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)管理；通過(guò)這些措施確保了工程的質(zhì)量。隨著我國(guó)公路建設(shè)向縱深發(fā)展，在高原高寒地區(qū)建設(shè)的公路項(xiàng)目越來(lái)越多，雀兒山隧道初期支護(hù)噴射混凝土施工技術(shù)為日后的高原高寒地區(qū)公路隧道低溫混凝土的施工建設(shè)有重要的參考與借鑒意義。

[1] 國(guó)道317線雀兒山隧道Q2合同段項(xiàng)目部.雀兒山隧道實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)[Z].

[2] 陶 坤，李小龍，李 泉.濕噴混凝土在公路隧道初期支護(hù)中的施工技術(shù)與質(zhì)量分析[J].公路，2011(12)：53-55.

[3] 鄧尤東.濕噴混凝土技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2003，29(3)：151-152.

[4] 王清江.隧道濕噴混凝土施工技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2010(3)：89-91.

Study on winter wet-spraying concrete construction technologies of Que’er mountain tunnel★

Yang Puxin1Chen Silai2

(1.SichuanVocationalCollegeofTraffic,Chengdu610000,China; 2.SichuanEgangHighwayEngineeringConstructionCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

Starting from three aspects of raw material selection, mixing proportion design and heating insulation scheme, the paper illustrates winter wet-injecting concrete construction technologies of Que’er mountain tunnel, and describes injecting technology parameters, thickness, intensity and evenness controlling measures, which will be good for guaranteeing the tunnel winter construction quality.

tunnel, concrete, injecting technology, maintenance management

1009-6825(2017)06-0112-03

2016-12-14 ★：本文系2016年四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技教育發(fā)展基金資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2016-580-20)

楊普新(1978- )，女，碩士，高級(jí)工程師

TU742

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