海 濤

(山東省濟(jì)南市軌道交通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

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筆架山隧道濕噴工藝應(yīng)用技術(shù)總結(jié)

海 濤

(山東省濟(jì)南市軌道交通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

介紹了寶蘭客專筆架山隧道濕噴施工所用的機(jī)械設(shè)備，從施工準(zhǔn)備、噴射混凝土、堵管處理、維修保養(yǎng)等方面，闡述了濕噴操作要點(diǎn)，并介紹了勞動(dòng)力組織方案與質(zhì)控措施，達(dá)到了提高工效的目標(biāo)。

隧道，濕噴工藝，混凝土，質(zhì)量控制

0 引言

傳統(tǒng)的濕噴設(shè)備大多結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一、生產(chǎn)效率低，施工時(shí)需要人工手持噴槍進(jìn)行噴射，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，骨料的反彈及噴射產(chǎn)生的粉塵對(duì)施噴人員健康有極大的危害,且回彈率高達(dá)30%～40%，造成較大的浪費(fèi)。業(yè)內(nèi)目前積極推廣使用噴射速度快、機(jī)械化程度高、回彈率低的大型噴射混凝土機(jī)械手。

1 工程概況

中鐵十四局承建的寶蘭客專筆架山隧道全長(zhǎng)8 406 m，隧道地處渭河南岸南隴山與西秦嶺北緣過(guò)渡帶，通過(guò)區(qū)地勢(shì)起伏較大，山勢(shì)陡峻，河流曲折，呈峽谷地貌景觀，洞身縱坡為23.4‰的單面上坡，巖性是燕山期花崗巖。

2 機(jī)械選型

正洞開(kāi)挖斷面116 m2，設(shè)計(jì)初支噴混凝土每延米7 m3，按上中下臺(tái)階同時(shí)施工，一次開(kāi)挖進(jìn)尺2榀拱架間距1.6 m，噴混凝土量為7×1.6×1.2=13.5 m3。考慮回彈量，預(yù)留變形量、超挖量，每循環(huán)噴混凝土量一般在30 m3左右。

經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查及與工程適用性能的比較，初步選定巖峰TKJ-15型混凝土噴射機(jī)組和鐵建重工HPS3016噴射臺(tái)車。

1)TKJ-15型混凝土噴射機(jī)組：機(jī)械手主電動(dòng)機(jī)功率45 kW，最大噴射高度15 m，最大噴射寬度18 m，生產(chǎn)率8 m3/h～12 m3/h，該機(jī)組主要由濕噴機(jī)、行走底盤、臂架、噴射頭、電纜卷筒、速凝劑添加系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。全長(zhǎng)8.1 m，總高3.2 m，總重15 t，主臂最大長(zhǎng)度8.1 m，一級(jí)舉升臂最大舉升高度3.9 m，二級(jí)伸縮臂伸縮行程3 m。該機(jī)械采購(gòu)價(jià)格82萬(wàn)元。

2)HPS3016噴射臺(tái)車：主電動(dòng)機(jī)功率75 kW，爬坡能力16°。前后兩個(gè)駕駛室、四輪驅(qū)動(dòng)、四輪轉(zhuǎn)向；適應(yīng)狹小空間隧道內(nèi)無(wú)需掉頭；在通過(guò)各類作業(yè)門架、仰拱棧橋時(shí)行車視野好，行車安全有保障。臂架系統(tǒng)一次定位覆蓋范圍廣，操作靈活，可輕松實(shí)現(xiàn)隧道弧面噴射，一次定位噴射高度覆蓋3.5 m～17.5 m、寬度覆蓋31.4 m、縱向覆蓋15.3 m，一次定位無(wú)需挪車即可完成一循環(huán)弧面噴射混凝土。該機(jī)械國(guó)內(nèi)首次采用獨(dú)特的二級(jí)回轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和前后移動(dòng)的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，采用全液壓驅(qū)動(dòng)的三節(jié)折疊臂和一節(jié)伸縮臂。該機(jī)械采購(gòu)價(jià)格176萬(wàn)元。

3 工藝要點(diǎn)

濕噴操作要點(diǎn)：風(fēng)壓大小、巖面整潔度、速凝劑摻量、一次噴射厚度、操作手經(jīng)驗(yàn)水平、噴射距離、角度、噴射順序、噴頭移動(dòng)等等。

3.1 施工準(zhǔn)備

開(kāi)機(jī)前檢查準(zhǔn)備工作是否充分，風(fēng)壓系統(tǒng)是否穩(wěn)定，電源供應(yīng)是否正常，人員是否到位。施噴前，先檢查管路是否暢通，濕式噴射機(jī)是否處于正常狀態(tài)，進(jìn)料口振動(dòng)篩(篩孔10 mm)是否安設(shè)妥當(dāng)。

3.2 噴射混凝土作業(yè)

噴射時(shí)首先調(diào)整噴頭位置，調(diào)整小臂與地面水平，與隧道邊墻平行，調(diào)整噴頭距離、角度，完成上述工作后可開(kāi)始噴射，噴射中盡量不要再調(diào)整噴頭距離、角度及機(jī)械手大臂，僅需使用自動(dòng)伸縮功能控制噴頭在小臂上自動(dòng)伸縮，即從一端緩慢運(yùn)行到另一端來(lái)回2次～3次可完成一遍噴射；然后伸展大臂30 cm左右，大臂做垂直、水平移動(dòng)，確保噴頭與巖面的角度和距離，按上述順序噴射下一部位，如此循環(huán)完成需噴混凝土的噴面。

3.3 噴混凝土技術(shù)要求

1)混凝土坍落度。骨料最大粒徑應(yīng)小于16 mm，否則會(huì)因阻力過(guò)大無(wú)法順利噴出而沖掉噴嘴處塑料噴頭而短時(shí)中止施噴，影響工效；混凝土坍落度宜為10 cm～18 cm。

2)工作風(fēng)壓、風(fēng)量。工作風(fēng)壓宜控制在0.1 MPa～0.15 MPa。工作風(fēng)壓的選擇與混凝土的和易性有關(guān)，和易性越好，工作風(fēng)壓較小，反之偏大。風(fēng)壓調(diào)整應(yīng)根據(jù)工作面距離，合理選用機(jī)械手的輸送管直徑，確保得到合適的混凝土出口速度，實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)混凝土和易性、風(fēng)壓穩(wěn)定性影響進(jìn)行調(diào)整。

3)巖面整潔度。對(duì)于較臟巖面，先用高壓風(fēng)或水清洗受噴面，提高混凝土與巖面的粘結(jié)力以達(dá)到噴射最佳效果。欠挖超標(biāo)過(guò)多的先行局部處理。對(duì)于滲水巖面，一般情況下濕噴可以將滲水封住，對(duì)于滲水較嚴(yán)重，形成水流時(shí)就需要打排水孔、掛防水板，然后進(jìn)行噴護(hù)作業(yè)。

4)噴射層厚度。分層噴射，一次噴射厚度不宜超過(guò)3 cm～5 cm，待硬化并強(qiáng)度達(dá)到5 MPa～8 MPa后，在設(shè)計(jì)確定的斷面位置埋設(shè)厚度量測(cè)組件；繼續(xù)分層噴射達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

5)速凝劑摻量。摻量過(guò)大導(dǎo)致回彈增大，混凝土噴層密實(shí)性變差；摻量過(guò)小導(dǎo)致噴層流淌下墜形成微裂紋或掉塊。因此須在進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)時(shí)嚴(yán)格控制其摻量，以達(dá)到質(zhì)量控制和節(jié)省成本的目的。一般拱部部分速凝劑摻量較邊墻部分稍大，且噴射速度也相應(yīng)較慢。

3.4 噴混凝土控制要點(diǎn)

1)應(yīng)先墻后拱，從下至上、以S曲線移動(dòng)進(jìn)行噴射。隧道從兩側(cè)邊墻底部開(kāi)始噴射，噴射到拱頂中心線位置閉合，完成一環(huán)噴射混凝土的一次試噴。

2)噴頭應(yīng)保持與受噴面垂直，連續(xù)的混凝土對(duì)反彈物有二次嵌入作用，可以降低回彈率，增加一次噴射厚度。

3)由于濕噴要求的風(fēng)壓較大，如果噴頭距受噴面太近，高壓風(fēng)會(huì)將剛“附著”在受噴面上的混凝土吹掉，使混凝土的回彈量增大。噴頭距巖面的距離宜為0.6 m～1.2 m。

3.5 堵管處理

噴射施工中若發(fā)生堵管現(xiàn)象應(yīng)立即關(guān)閉機(jī)械手及計(jì)量泵，關(guān)掉輸送風(fēng)，拍打軟管，并倒掉管內(nèi)存留混凝土，堵管處理完成后應(yīng)先加水噴射洗管，確保管路暢通。

3.6 維修、保養(yǎng)

定期按操作規(guī)程對(duì)機(jī)器進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。因機(jī)械手的維修難度和費(fèi)用較高，因此機(jī)械手的日常維護(hù)保養(yǎng)工作十分重要。

4 勞動(dòng)力組織

勞動(dòng)力組織見(jiàn)表1。

表1 主要人員組織表

5 混凝土配合比

施工采用的C25噴射混凝土配合比為：水泥460 kg、砂968 kg、碎石792 kg、水180 kg、減水劑4.6 kg、速凝劑23 kg，坍落度140～180，摻加速凝劑的初凝時(shí)間不大于5 min，終凝時(shí)間不大于10 min。該配合比經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用，強(qiáng)度滿足要求，有利于現(xiàn)場(chǎng)噴射，能夠有效降低回彈率，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)配合比的控制，根據(jù)試驗(yàn)人員出具的施工配合比進(jìn)行拌制混凝土，嚴(yán)禁隨意調(diào)整，混凝土運(yùn)輸過(guò)程中嚴(yán)禁私自加水。

6 質(zhì)量控制措施

影響噴層質(zhì)量的主要因素有混凝土拌合物工作度、設(shè)備性能、操作手水平、速凝劑摻量、材料及混凝土配合比等。

1)采用分層噴射、“動(dòng)大臂、移小臂”的操作要點(diǎn)，確保移動(dòng)噴射點(diǎn)由點(diǎn)到線再到面保證噴射混凝土的平整度。

2)優(yōu)化配合比，選擇高質(zhì)穩(wěn)定的速凝劑，嚴(yán)格控制水膠比和速凝劑摻量，確保混凝土強(qiáng)度。

3)采用預(yù)埋鋼筋、分層噴射來(lái)保證噴射混凝土厚度。

4)噴射過(guò)程中嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，調(diào)整噴頭至巖面的角度和距離、工作風(fēng)壓、速凝劑摻量等工藝參數(shù)至最佳狀態(tài)，降低噴射回彈率。

5)每次噴混凝土厚度不宜大于10 cm，復(fù)噴應(yīng)間隔5 min～10 min進(jìn)行。

6)成立專業(yè)班組，通過(guò)培訓(xùn)指導(dǎo)提高技能，以提高機(jī)械手噴射技術(shù)。

7)所有進(jìn)場(chǎng)材料須有出廠合格證和產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告。

7 總結(jié)及建議

寶蘭客專筆架山隧道施工中采用大型噴射混凝土機(jī)械手進(jìn)行施工，顯著改善了噴射混凝土質(zhì)量，減少了回彈量，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，提高了工效，取得了較好的效果。需改進(jìn)問(wèn)題如下：

1)初期使用時(shí)噴混凝土回彈率較大。主要是原材料質(zhì)量不穩(wěn)定、噴混凝土配合比、速凝劑摻量、噴錨手水平等多方面原因造成。目前回彈率基本控制在20%以內(nèi)。

2)TKJ-15型混凝土噴射機(jī)組主臂伸長(zhǎng)量8.1 m，而隧道采用三臺(tái)階法開(kāi)挖，每臺(tái)階長(zhǎng)度4 m～5 m，總長(zhǎng)15 m，且斜井坡度為14.5%，受作業(yè)空間及臂長(zhǎng)限制，每次上臺(tái)階噴混凝土?xí)r，需將下臺(tái)階填平至中臺(tái)階高度，上中臺(tái)階間設(shè)置斜坡，以便于機(jī)械操作，每循環(huán)噴混凝土?xí)r間一般在3.5 h～4.5 h?，F(xiàn)場(chǎng)及時(shí)購(gòu)買了臂長(zhǎng)13 m的HPS3016噴射臺(tái)車，每循環(huán)噴混凝土?xí)r間在2.5 h左右，提高了效率。

3)一般情況下，施工機(jī)械化程度越高，生產(chǎn)效率就越高，施工進(jìn)度也越快，因此工期要求緊時(shí)，應(yīng)選擇性能好、產(chǎn)量高的設(shè)備,且數(shù)量要能滿足要求。根據(jù)機(jī)械價(jià)格、生產(chǎn)效率、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性等方面綜合比較分析，對(duì)于短隧道或工期要求不緊的隧道可以選擇購(gòu)買成本低的設(shè)備，對(duì)于長(zhǎng)大隧道施工建議購(gòu)買大型設(shè)備。

[1] 劉金書.HPS3016S混凝土濕噴機(jī)的研制和應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2016(10):87-89.

[2] 楊建民.基于全電腦多臂鑿巖臺(tái)車和濕噴機(jī)組的公路隧道施工工藝研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2014.

[3] TB 10108—2002,鐵路隧道錨噴構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范[S].

On summary of wet-spraying technique of Bijiashan Tunnel

Hai Tao

(ShandongJinanRailTrafficGroupCo.,Ltd,Jinan250000,China)

The paper introduces the mechanic equipment of the wet-spraying construction of Bijiashan Tunnel along Baoji-Lanzhou Special Passenger Railway, illustrates the wet-spraying operation from the construction preparation, wet-spraying concrete, treatment of blocked pipes, and maintenance, and introduces the organization scheme of the labor and quality control measures, so as to improve the construction efficiency.

tunnel, wet-spraying craft, concrete, quality control

1009-6825(2017)15-0165-03

2017-03-15

海 濤(1988- )，男，工程師

U455

A