摘? 要：目前隧道初支混凝土施工普遍采用噴射混凝土方法，研究表明噴射混凝土超耗對隧道施工成本影響巨大，因此隧道工程噴射混凝土超方量控制是每個隧道施工企業(yè)都會面臨的重要難題。本文依托桂林至柳城高速公路段在建隧道施工工程，研究隧道工程初支施工中影響噴射混凝土損耗的主要因素，并結合相關試驗提出具體降耗措施。以期為工程應用提供參考。

關鍵詞：隧道;噴射混凝土;超耗;配合比;周邊眼

中圖分類號：U455.7 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-6903（2020）03-0000-00

1 工程概況

桂林至柳城高速公路既是“縱5”桂林經柳州至南寧第二通道的重要組成部分，也是“橫2支線”桂林至河池高速公路的重要組成部分。本項目采用雙向四車道高速公路技術標準建設，設計速度100 Km/h。隧道設計為高速公路雙向四車道分離式隧道。其中永福屯隧道全長5643.5m。

2 現(xiàn)狀調查

目前，從隧道已施工段情況來看，初支超耗情況嚴重，永福屯隧道出口右線K66+399.1-K66+341.3超耗率達在64.84%，隧道超耗控制刻不容緩。

3 因素分析

隧道噴射砼超耗主要是由隧道洞身超挖、噴射砼回彈率偏高兩方面造成。具體原因如下：

3.1 噴射砼回彈量超標的原因分析

通過對試驗室、拌合站以及現(xiàn)場噴砼作業(yè)過程進行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)以下導致彈量超標的原因：

（1）由于原材料不合格，砂的細度模數(shù)偏高、含泥量偏高，粗集料的級配、壓碎值等指標超標，導致回彈量偏高。

（2）施工工藝及技術水平有待提高，現(xiàn)場操作人員不固定，技術水平參差不齊。現(xiàn)場施工過程中噴射角度、距離控制不準，隨意調整。

（3）噴射設備的水壓、風壓及速凝劑添加量無儀器監(jiān)控，無法實現(xiàn)精準控制。

（4）試驗室未根據(jù)隧道洞身實際水文地質情況及時調整配合比，導致設計配合比在實際施工中應用效果不佳。

3.2 隧道洞身超挖原因分析

每循環(huán)開挖完成后由測量組對開挖輪廓線進行掃描發(fā)現(xiàn)，隧道開挖輪廓線比設計輪廓線普遍超出30cm～50cm，超挖現(xiàn)象極為嚴重。經過現(xiàn)場考察和討論分析得出以下導致隧道洞身超挖的原因：

（1）開挖預沉量控制不嚴，導致洞身超挖超過設計、規(guī)范允許值。

（2）隧道洞身開挖每循環(huán)進尺過長，超出規(guī)范允許最大值進尺深度。由于周邊眼帶有一定的外插角，導致洞身徑向超挖過大。

（3）隧道洞身開挖時周邊眼的角度、間距、深度、線裝藥密度及藥卷直徑未嚴格把控，缺乏自檢，造成洞身光面爆破效果不佳。

4 擬采取的降耗措施

4.1 針對噴射砼回彈量超標擬采取的降耗措施

（1）由物資部聯(lián)合實驗室規(guī)范物質材料采購品質及進場驗收流程，嚴禁使用不合格材料。

（2）嚴格執(zhí)行技術交底，對隧道司鉆人員和噴射混凝土設備操作人員等進行定人定崗，加強崗位培訓與技術交底，提高各工種的熟練程度。

（3）根據(jù)隧道現(xiàn)有機械進行設備改良。在干噴機上增加計量設備，保證速凝劑的準確添加;在噴嘴處的高壓風管上增加壓力表，可調整噴射風壓;在噴嘴處高壓水管上增加壓力表，可有效控制加水量。

（4）調研幾種速凝劑，通過凝結試驗對比，得到每種速凝劑初凝時間、終凝時間，確定出效果最佳速凝劑。通過常規(guī)配合比設計及現(xiàn)場試噴調整配合比，最終調配出既能保證強度，又能適應施工的配合比[1]。

4.2 針對隧道洞身超挖擬采取的降耗措施

（1）認真分析監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，及時把握圍巖變形趨勢。根據(jù)監(jiān)控量測結果及時調整預沉量值，將預沉量值控制在規(guī)范允許的范圍內。

（2）隧道每循環(huán)進尺過長不但造成洞身超挖，而且容易引起塌方冒頂?shù)壬a安全事故，因此應嚴格按規(guī)范要求的單次圍巖進尺長度開挖。

（3）掌子面炮孔的設計是一個動態(tài)調整和不斷優(yōu)化的過程，通過對每排炮孔進行爆破分析，進行階段總結和改進，確定出不同級別圍巖下的最佳炮孔布置形式、最佳裝藥量、最佳爆破方式等[2]。

5 施工現(xiàn)場驗證

5.1 施工現(xiàn)場針對噴射砼回彈量超標實際情況開展工作

（1）原材料選擇方面規(guī)范采購品質優(yōu)良及規(guī)范進場驗收流程，從源頭上保證材料品質。水泥選用硅酸鹽水泥;砂選用中硬耐久的中砂或粗砂，細度模數(shù)2.3～3.0，含水率宜控制在5%～7%，含泥量不得大于3%;粗集料選用粒徑不大于15mm的碎石，壓碎值小于30%。

（2）對設備操作人員等進行定人定崗，嚴格執(zhí)行技術交底，提高各工種的工作熟練程度。經現(xiàn)場噴射試驗得出以下施工技術指標：噴射角度要盡量與噴射面垂直，噴嘴與受噴面的距離控制在0.8～1.2m;有鋼拱架或格柵拱架的地段以一榀拱架為一個噴射單元，無鋼拱架的地段以寬度1.0～2.0m為一個噴射單元，分層分段分片噴射，先墻后拱，自下而上，橫向掃射;拱部噴射厚度每層為5～7cm，墻部噴射厚度每層為7～10cm，每一段初凝后再復噴。

（3）噴射混凝土施工時，工作風壓對回彈量的影響顯著。通過對噴漿機的微改，在高壓風管上增加壓力表，能夠調整噴射風壓，有效控制噴射混凝土回彈量;經現(xiàn)場噴射試驗得出當噴嘴與受噴面的距離控制在0.8～1.2m范圍內時，噴射風壓控制在5.5～6.5MPa時回彈量最低。

（4）噴射混凝土施工時，工作水壓對回彈量的影響也很顯著。通過對噴漿機的微改，在高壓水管上增加壓力表，能夠調整噴射水壓，有效控制噴射混凝土回彈量;經現(xiàn)場噴射試驗得出噴嘴處水壓應控制在比輸料管風壓高0.1～0.2Mpa，且噴射作業(yè)區(qū)的系統(tǒng)水壓應大于0.5Mpa，此時噴射混凝土效果最好。

（5）速凝劑的添加量直接影響著噴射混凝土的凝結時間，對回彈量的影響顯著，通過對噴漿機的微改，在噴漿機上增加速凝劑計量設備，保證了速凝劑的準確添加。通過試驗室配合比適配及現(xiàn)場噴射試驗確定了本隧道選用的速凝劑為江蘇蘇博特生產的無堿一等品，添加量為5%，此時噴射混凝土的強度及凝結時間等指標符合規(guī)范要求，同時回彈量最低。

（6）試驗室通過常規(guī)配合比設計得出基準配合比，然后通過現(xiàn)場試噴調配出了三組既能保證噴射混凝土強度及凝結時間又能適應施工現(xiàn)場的配合比;具體配合比參數(shù)如下：

①水泥：水：砂：石：速凝劑=480：240：806：745：28.8;

②水泥：水：砂：石：速凝劑=452：240：822：759：27.1;

③水泥：水：砂：石：速凝劑=510：240：790：730：30.6;

目前現(xiàn)場采用的施工配合比為第一組，選用的水泥為興安海螺水泥普通硅酸鹽水泥PO42.5水泥。

5.2 施工現(xiàn)場針對隧道洞身超挖實際開展的工作

（1）認真分析監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，及時把握圍巖變形趨勢。根據(jù)監(jiān)控量測結果及時調整預沉量值，將預沉量值控制在規(guī)范允許的范圍內。

（2）對隧道司鉆人員進行定人定崗培訓、嚴格執(zhí)行技術交底，提高各工種的操作熟練程度。并采取以下技術措施：①測量放樣及時準確，每次司鉆前由測量人員用紅漆標好隧道設計開挖輪廓線;②將周邊眼位置均收至設計開挖輪廓線以內5～10cm，針對每個周邊眼位置進行標注;③根據(jù)地質圍巖條件及時調整布孔及裝藥量等爆破技術參數(shù)。

（3）隧道每循環(huán)進尺過長不但造成洞身超挖，而且容易引起塌方冒頂?shù)壬a安全事故。現(xiàn)場嚴格按照規(guī)范要求的單次圍巖進尺長度進行開挖。

（4）掌子面炮孔的設計是一個動態(tài)調整和不斷優(yōu)化的過程，為了獲得不同圍巖及地質情況下合理的爆破參數(shù)，項目部在永福屯隧道出口右洞處，通過對周邊眼數(shù)量、間距的調整來分析超欠挖，得出如下結論：目前右洞圍巖等級為Ⅳb，局部存在水平層，周邊眼數(shù)量從44個逐步調整為38個，布眼平均間距從45.7cm逐步調整為53.2cm;在一定范圍內，隨著周邊眼的數(shù)量的遞減、平均間距的增大，超挖平均值呈遞減趨勢。超挖面積從6.99m2減小到4.3m2，超挖量呈遞減趨勢。炮眼數(shù)量等于或者超過44個，平均間距小于或等于45.7cm，該類圍巖爆破后超挖值發(fā)生急劇的增加;炮眼數(shù)量介于43個至38個，平均間距介于47.2cm～53.2cm間，該類圍巖爆破后超挖值變化不大、基本穩(wěn)定，介于4.3m2～4.4m2。

6 成果反饋

通過對隧道初支噴射混凝土降耗的研究，找出了噴砼超耗的具體原因，同時也為本項目噴射混凝土超耗控制指明了方向。后期永福屯隧道出口右線K66+341.3～K66+273.3段的噴射混凝土超耗率降為31.71%，噴砼超耗率得到了顯著降低，取得了較好的經濟效益。

參考文獻

[1]任文光，周鵬.隧道初支噴砼超耗原因分析及降耗措施[J].江西建材，2017（13）：171-172.

[2]徐朝峰.長大隧道噴射混凝土超耗分析及控制技術研究[J].居舍，2019（5）：69+170.

收稿日期：2020-02-20

作者簡介：劉天浩（1985—），男，湖南長沙人，本科，工程師，研究方向：橋梁隧道施工。