胡玲玲，宋 歌，張 添，陳禮強(qiáng)，于修勝

（河南省水利第二工程局，450016，鄭州）

在水利工程隧洞施工中，因巖石穩(wěn)定性差， 局部可能存在塌落現(xiàn)象，因此采用鋼筋網(wǎng)片加系統(tǒng)錨桿，再噴射混凝土來(lái)進(jìn)行一期支護(hù)。 由于噴射混凝土回彈量難以控制，造成噴護(hù)周期較長(zhǎng)、材料浪費(fèi)較多，導(dǎo)致施工成本增加。 前坪水庫(kù)輸水洞洞身首段（0+019～0+130）、 尾 部及 斷 層 f43、f120、f121、f41、f35 的斷層破碎帶位置巖體強(qiáng)度較低，隧洞開(kāi)挖后與裂隙組合成不穩(wěn)定楔形體，穩(wěn)定性差，圍巖類(lèi)別為Ⅳ類(lèi)，以上部位可能產(chǎn)生塑性變形，因此需采用噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。 為防控噴射混凝土回彈量過(guò)大，本文就噴射混凝土回彈量過(guò)大產(chǎn)生的末端因素及前坪水庫(kù)輸水洞洞身段施工中的控制技術(shù)措施進(jìn)行充分的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析，取得了良好的防控效果，也為后續(xù)施工中避免類(lèi)似問(wèn)題發(fā)生、加快施工進(jìn)度、節(jié)約成本提供技術(shù)支持。

一、工程概述

前坪水庫(kù)位于淮河流域沙潁河支流北汝河上游、河南省洛陽(yáng)市汝陽(yáng)縣縣城以西9 km 的前坪村， 水庫(kù)開(kāi)發(fā)任務(wù)以防洪為主，結(jié)合灌溉、供水，兼顧發(fā)電效益， 水庫(kù)總庫(kù)容5.84 億m3，控制流域面積 1 325 km2。 其輸水洞樞紐布置在主壩右側(cè)，包括進(jìn)水引渠段、進(jìn)水塔段、洞身段、壓力鋼管段、電站錐閥段、尾水池段、退水閘灌溉閘段、尾水渠等部分。 進(jìn)口洞底高程為361.0 m，進(jìn)水塔采用分層取水型式，洞身段長(zhǎng)約256.0 m，采用有壓圓形隧洞。 主要工程量為：土石方開(kāi)挖約 20.5 萬(wàn) m3， 土石方回填約 4.7 萬(wàn)m3， 混凝土約 3.6 萬(wàn) m3， 鋼筋約 0.24萬(wàn) t，噴射混凝土約 0.12 萬(wàn) m3，錨桿約0.14 萬(wàn)根。

噴射混凝土回彈量過(guò)大一直是整個(gè)隧洞施工領(lǐng)域的難題。 在前坪水庫(kù)輸水洞施工中，洞身段全斷面均應(yīng)進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)，為了達(dá)到減少混凝土噴射回彈量的目的，防患于未然，采用頭腦風(fēng)暴法，通過(guò)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)方面進(jìn)行了分析和調(diào)查： 一是以提高施工人員思想認(rèn)識(shí)、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)為主要管理措施，采取獎(jiǎng)罰措施、 質(zhì)量培訓(xùn)和技術(shù)交底；二是以爆破開(kāi)挖、分層厚度、原材料質(zhì)量為控制核心，采取控制爆破開(kāi)挖平整度、 控制噴射混凝土噴層厚度、控制噴射風(fēng)壓、控制原材料、測(cè)定拌和物凝結(jié)時(shí)間等措施。

二、噴射混凝土回彈率過(guò)大成因分析

利用頭腦風(fēng)暴法對(duì)影響噴射混凝土回彈率過(guò)大的原因展開(kāi)認(rèn)真分析，并繪制魚(yú)骨圖（見(jiàn)圖 1）。 經(jīng)過(guò)對(duì)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等末端因素逐條調(diào)查、分析，得到前坪水庫(kù)輸水洞洞身施工過(guò)程中造成混凝土噴射回彈率過(guò)大的原因如下：

圖1 影響洞室噴射混凝土回彈率控制因素分析

1.施工人員質(zhì)量意識(shí)淡薄

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次巡查發(fā)現(xiàn)，在噴射混凝土前，巖面存在的浮塵、巖屑等雜物沒(méi)有采用高壓風(fēng)吹凈后再進(jìn)行噴射作業(yè)；為了省時(shí)，將10 cm 噴射混凝土層一次成型；為了省力，隨意改變噴射距離和角度。 許多施工人員缺乏質(zhì)量意識(shí)，這些人為因素，都會(huì)導(dǎo)致回彈量增大。

2.分層噴護(hù)厚度不合理

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，爆破后開(kāi)挖面半孔率僅為41.2%， 超欠挖平均值達(dá)到15.6 cm， 平整度平均值達(dá)到 9.5 cm，嚴(yán)重超出規(guī)范要求。 局部超挖部位，單層噴射混凝土過(guò)厚，噴射速度較慢， 兩層混凝土間隔時(shí)間較長(zhǎng)，已噴射完層的上層混凝土已初凝，下層混凝土無(wú)法與上層混凝土有效接合，導(dǎo)致回彈率較大； 局部欠挖部位，單層噴射混凝土過(guò)薄，兩層混凝土間隔時(shí)間較短，已噴射完層的上層混凝土還未開(kāi)始初凝，受到風(fēng)壓、水壓沖刷掉落，導(dǎo)致回彈率較大。

3.控制噴射風(fēng)壓

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 噴射混凝土?xí)r，噴護(hù)工人沒(méi)有對(duì)風(fēng)壓進(jìn)行嚴(yán)格控制，風(fēng)壓基本在0.2～0.8 MPa，造成噴射混凝土不均勻。 如果風(fēng)壓太大，噴射速率太快，能量太大，回彈量增大；風(fēng)壓過(guò)小, 噴射壓力有限， 混凝土的強(qiáng)度無(wú)法達(dá)標(biāo)，容易成塊脫落。

4.拌和物溫度較低

噴射混凝土環(huán)境溫度容許5～35℃，拌和物溫度容許10～30 ℃。經(jīng)多次測(cè)量洞室環(huán)境溫度基本穩(wěn)定在6～11℃，滿足施工需求；由于冬季施工，夜間混凝土拌和物溫度為 5～7 ℃，不符合拌和物容許溫度， 摻有速凝劑的拌和物凝結(jié)時(shí)間加長(zhǎng)， 導(dǎo)致回彈量加大。

5.粗骨料粒徑不達(dá)標(biāo)

根據(jù)規(guī)范要求，粗骨料粒徑超徑不大于5%，遜徑不大于10%。 多次對(duì)粗骨料進(jìn)行超遜徑檢測(cè)，粗骨料粒徑超徑在7%～11%之間，遜徑在3%～5%之間。因此粗骨料粒徑較大導(dǎo)致回彈量加大。

三、控制回彈量管理措施

1.明確目標(biāo)，采取獎(jiǎng)罰機(jī)制

對(duì)噴射混凝土作業(yè)班組開(kāi)展勞動(dòng)競(jìng)賽, 給作業(yè)班組下達(dá)切實(shí)可行的目標(biāo)任務(wù)，采取多獎(jiǎng)少罰的措施激勵(lì)施工人員。 作業(yè)人員、班組長(zhǎng)、質(zhì)檢人員要嚴(yán)格執(zhí)行 “三檢制”， 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。 對(duì)施工質(zhì)量好的施工人員，給予一定獎(jiǎng)勵(lì)； 對(duì)施工質(zhì)量差的施工人員， 連同班組長(zhǎng)同時(shí)處以一定罰款；這種獎(jiǎng)罰機(jī)制的建立，讓施工人員提高了認(rèn)識(shí)，也有了奮斗目標(biāo)。 對(duì)班組長(zhǎng)只罰不獎(jiǎng)的辦法，是讓班組長(zhǎng)不能僅以進(jìn)度為中心， 還要增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，起到表率作用。

2.加強(qiáng)質(zhì)量培訓(xùn)，下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)

由項(xiàng)目部建立學(xué)習(xí)交流及培訓(xùn)機(jī)制，對(duì)施工的各工種操作人員進(jìn)行培訓(xùn)考核，利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工隊(duì)要不斷提供技術(shù)指導(dǎo)與幫助，加強(qiáng)交流，對(duì)施工中出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)反饋并匯報(bào)改進(jìn)情況。 具體需要改進(jìn)的方面有：物資管理人員和試驗(yàn)員對(duì)原材料質(zhì)量的控制、工藝參數(shù)的選擇、施工操作的規(guī)范化及熟練程度等；由工程部、質(zhì)檢部、試驗(yàn)室對(duì)各項(xiàng)控制數(shù)據(jù)、施工工藝、 具體施工對(duì)策等進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)，下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

四、控制回彈量技術(shù)措施

1.嚴(yán)格控制爆破開(kāi)挖平整度

爆破后對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行觀察， 將周邊光爆孔間距由70 cm 調(diào)整為50 cm，嚴(yán)格控制鉆孔方向，專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查并進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)；調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)，采用不連續(xù)裝藥， 且相鄰爆破孔裝藥位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，對(duì)裝藥炮孔進(jìn)行堵塞取值0.5 m；嚴(yán)格雷管的安裝程序，按照炮孔起爆雷管分段布置進(jìn)行雷管安裝，并針對(duì)雷管安裝向炮工進(jìn)行詳細(xì)的講解，著重強(qiáng)調(diào)周邊光爆孔必須采用相同段別的雷管，并對(duì)雷管安裝進(jìn)行監(jiān)督。

加強(qiáng)人員管理，對(duì)鉆機(jī)手進(jìn)行崗上再教育，要求其樹(shù)立責(zé)任心及質(zhì)量意識(shí)，并將技術(shù)交底內(nèi)容以書(shū)面形式下發(fā)給作業(yè)班組，叮囑作業(yè)人員一定要按照技術(shù)交底進(jìn)行裝藥和封堵，為提高爆破質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

通過(guò)以上方法，爆破后半孔率達(dá)到86.6%，比之前提高41.2%；超欠挖平均值達(dá)到6.0 cm， 較之前減少15.6 cm；平整度平均值達(dá)到5.5 cm，較之前減少9.5 cm；成功控制了洞室超挖、欠挖情況，提高了噴護(hù)質(zhì)量。

2.控制噴射風(fēng)壓

在洞身0+325.5～導(dǎo) 0+316.7 經(jīng)隱蔽驗(yàn)收后的基礎(chǔ)面上，現(xiàn)場(chǎng)做風(fēng)壓工藝試驗(yàn)。 試驗(yàn)采用比選法， 劃分為3個(gè)試驗(yàn)區(qū)， 每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積選定4 m2，噴射厚度選取5 cm，風(fēng)壓選取0.3 MPa、0.5 MPa、0.7 MPa 三種， 通過(guò)變化風(fēng)壓，記錄回彈量。

根據(jù)噴層混凝土厚度平均值、試驗(yàn)區(qū)面積，計(jì)算出每一個(gè)試驗(yàn)區(qū)噴射混凝土方量為 0.477 m3；C25 噴射混凝土表觀密度為2 385 kg/m3， 計(jì)算出0.477m3混凝土重量為1138kg。

當(dāng)風(fēng)壓為0.3 MPa、 一次噴層厚度5 cm 時(shí)， 通過(guò)對(duì)回彈量進(jìn)行稱量結(jié)果為259 kg，回彈率22.8%；當(dāng)風(fēng)壓為0.5 MPa、一次噴層厚度5 cm 時(shí)，通過(guò)對(duì)回彈量進(jìn)行稱量結(jié)果為146 kg， 回彈率12.8%；當(dāng)風(fēng)壓為0.7 MPa、一次噴層厚度5 cm， 通過(guò)對(duì)回彈量進(jìn)行稱量結(jié)果為 245 kg，回彈率 21.5%。 因此，風(fēng)壓控制在0.5 MPa 為最佳分壓，能降低噴射混凝土回彈量。

3.控制拌和物凝結(jié)時(shí)間

噴射混凝土分層噴射施工方法決定了拌和物凝結(jié)時(shí)間必須滿足施工工藝要求。 《巖土錨固和噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50085—2015）要求：摻加正常用量的速凝劑的水泥凈漿初凝時(shí)間不大于3 min，終凝時(shí)間不大于12 min，非冬季施工時(shí)均能滿足規(guī)范要求。 冬季施工時(shí)，夜間混凝土拌和物溫度為5～7℃，拌和物溫度過(guò)低，速凝劑無(wú)法快速起到早強(qiáng)的作用，導(dǎo)致拌和物凝結(jié)時(shí)間加長(zhǎng)，回彈量加大。 如果增加速凝劑將會(huì)大大降低混凝土后期強(qiáng)度，同時(shí)也增加成本。 因此在冬季施工時(shí)，采取加熱拌和用水的方法提升拌和物溫度，保證混凝土凝結(jié)時(shí)間滿足規(guī)范要求，進(jìn)一步減少噴射混凝土回彈量。

4.控制原材料質(zhì)量

近年由于環(huán)保的高壓態(tài)勢(shì)，很多砂石骨料生產(chǎn)廠家停產(chǎn)、限產(chǎn)，產(chǎn)能滿足不了施工生產(chǎn)的需要。 許多施工單位迫于施工進(jìn)度的壓力，降低了收貨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 砂石含泥量超標(biāo)嚴(yán)重，超遜徑超標(biāo)嚴(yán)重，造成施工過(guò)程噴射混凝土回彈量偏大。 這就要求物資部門(mén)和檢測(cè)單位對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，把好質(zhì)量關(guān)。 根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，河砂作為添加劑攪拌的混凝土有較強(qiáng)的黏合性， 同時(shí)應(yīng)當(dāng)管控砂的顆粒級(jí)配，盡可能選用中粗砂，有助于減少回彈量。 米石應(yīng)選用機(jī)制破碎石，與卵碎石比較，機(jī)制石塊和砂漿的黏合度更高。 另外，還應(yīng)嚴(yán)格控制米石的超徑含量，因?yàn)?5 mm 以上的石塊進(jìn)到噴漿機(jī)中較易堵住噴漿管，并且容易和砂漿分開(kāi)， 較難噴射到指定位置，導(dǎo)致回彈性較大，因此應(yīng)嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，才能控制回彈量。

五、結(jié) 語(yǔ)

噴射混凝土回彈量在隧洞施工和坡面防護(hù)施工中非常普遍， 要想從根本上徹底解決這一難題， 目前的施工技術(shù)、材料和設(shè)備可能還達(dá)不到，但這并不意味著回彈量不可控。 只要分析出施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)， 結(jié)合工程特點(diǎn)，從多方面因素進(jìn)行綜合分析、論證，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、噴射厚度等方面遵循科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和方法， 就能在很大程度上防控回彈量的產(chǎn)生。