葉挺

（寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司建設(shè)分公司，浙江寧波 315100）

0 引言

隨著我國社會發(fā)展水平的不斷提升，隧道工程已經(jīng)成為基礎(chǔ)設(shè)施施工領(lǐng)域的重點(diǎn)工程。由于隧道施工的環(huán)境較為復(fù)雜，對支護(hù)結(jié)構(gòu)及檢測技術(shù)有較高的要求。噴射混凝土是隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)及襯砌結(jié)構(gòu)施工過程中的常見技術(shù)，可提高施工質(zhì)量及穩(wěn)定性。為更好地發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，提高隧道施工質(zhì)量，需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

1 工程概況

北疆供水二期工程KS 隧洞總長度為283.27km，為超長地下隧洞。P4 支洞位于KS 隧洞K98+500m 樁號處，與主洞夾角75°12′42″，其中明挖段長度110m，開挖坡度12.9%，覆蓋層開挖邊坡1∶1，基巖強(qiáng)風(fēng)化層開挖邊坡1∶0.75，邊坡防護(hù)需錨網(wǎng)噴支護(hù)。支洞暗洞長度為2607m，縱斷面設(shè)計(jì)為200m 長12.9%的縱坡+20m 長3%的緩坡，綜合坡度11.828%，于主洞交叉口布置30m 長縱坡為零的洞段。P4 支洞斷面型式為城門洞型，陡坡段斷面凈尺寸為6.7m×6.8m（寬×高）。緩坡設(shè)置錯車道，斷面尺寸為8.5m×6.8m（寬×高）。

2 噴射混凝土隧道支護(hù)的性能特點(diǎn)

噴射混凝土主要是利用混凝土噴射機(jī)，將按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)混合好的混凝土材料，通過高壓噴射到巖壁表面，混凝土凝固后會形成一層堅(jiān)實(shí)的防護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠起到支撐圍巖的作用。在實(shí)際施工期間，需要結(jié)合具體施工需求，分層次地增加混凝土厚度，以提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和綜合質(zhì)量。一部分工作面上也可以選擇其他附屬設(shè)施，如錨桿、鋼纖維、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)等構(gòu)成的復(fù)合式支護(hù)[1]。

從施工特點(diǎn)來看，噴射混凝土的強(qiáng)度增長較快，且有較強(qiáng)的黏結(jié)力，密度較大，抗震性能較好，能夠快速填充巖塊之間的縫隙和凹槽，有助于提升整體巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，尤其是針對風(fēng)化和松動的結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的優(yōu)化作用。

另外，在施工的過程中，可以直接通過混凝土噴射機(jī)進(jìn)行施工，不需要額外設(shè)置模板，能夠省略一部分施工工序，在增強(qiáng)施工效益的同時，還可以縮短施工工期，有助于節(jié)省工程投資。同時，選擇噴射混凝土技術(shù)可以盡早發(fā)揮支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，噴射施工10min 之后混凝土可以初步凝固，2h 之后便可以具備一定的強(qiáng)度，施工后4～28d，經(jīng)過恰當(dāng)養(yǎng)護(hù)能夠確保其質(zhì)量滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。采用該種技術(shù)進(jìn)行施工，最終形成的支護(hù)結(jié)構(gòu)物理性能會有所改善，抗彎曲疲勞強(qiáng)度會大大提升，能夠?yàn)樗淼拦こ痰氖┕ぬ峁┌踩Ｕ稀?/p>

3 濕噴與干噴的區(qū)別和優(yōu)勢

近年來，隨著施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，噴射混凝土技術(shù)衍生出多種類型的噴射技術(shù)，比較常見的是濕噴、干噴、潮噴及混合噴射技術(shù)，其中濕噴和干噴技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，在實(shí)際使用過程中二者的應(yīng)用效果不同，主要差別在于不同技術(shù)的投料程序有一定的差異，尤其是加水和速凝劑添加的時機(jī)差異較大。

干噴技術(shù)主要是先將砂石、水泥、粉狀速凝劑混合，然后將其裝入干噴機(jī)。通過壓縮空氣將干混料通過膠管送到噴管，噴嘴上額外接有水管，干噴料和水會在噴嘴位置快速混合，然后一同噴出，附著在圍巖后混為一體，快速硬化[2]。從設(shè)備應(yīng)用的角度來講，干噴設(shè)備的體型較小，且具有較強(qiáng)的機(jī)動性和靈活性，但其主要缺陷在于會影響混凝土結(jié)構(gòu)最終的綜合質(zhì)量，需要通過人工方式控制加水量，在噴射施工過程中會出現(xiàn)較高的回彈率，容易導(dǎo)致資源浪費(fèi)，整體施工效率較低，且對于施工環(huán)境的影響較大，因此通常會應(yīng)用在施工面較小、施工量較小的工程中。

濕噴技術(shù)主要是將水泥、砂石、細(xì)骨料以及其他外加劑攪拌均勻，水灰比控制在0.5 左右，然后通過混凝土罐車直接運(yùn)送到施工現(xiàn)場，將材料裝入到濕噴機(jī)，連接膠管之后直接進(jìn)行噴射施工。此時噴管上接有水管，可以直接加入液體速凝劑。混凝土材料和速凝劑在噴管內(nèi)部快速混合，然后通過高壓風(fēng)噴射的方式進(jìn)行施工。從設(shè)備應(yīng)用的角度來講，濕噴機(jī)的整體規(guī)模較大，使用期間周轉(zhuǎn)不靈活，但該方式能夠降低工作面的粉塵，回彈量較低，在前期攪拌期間物料混合較為均勻，容易進(jìn)行質(zhì)量管理，噴射好的混凝土結(jié)構(gòu)，性能較為穩(wěn)定，強(qiáng)度更高。但是由于噴射技術(shù)較為復(fù)雜且輸送距離較短，需要選擇專用設(shè)備及專用的液體速凝劑進(jìn)行施工。

從兩種施工技術(shù)的橫向?qū)Ρ葋砜?，濕噴的?yīng)用優(yōu)勢更高，能夠保證整體施工環(huán)境的良好狀態(tài)，也可以提升最終的施工質(zhì)量，雖然該技術(shù)的施工工序較干噴技術(shù)復(fù)雜程度更高，但由于該工程為隧道工程，在施工期間需要進(jìn)一步強(qiáng)化整體工程質(zhì)量，不容許存在絲毫疏漏，因此最終確定采用濕噴技術(shù)。

4 噴射混凝土施工中的質(zhì)量控制

4.1 前期準(zhǔn)備

4.1.1 人員配置

在前期準(zhǔn)備的過程中，要結(jié)合具體的施工需求，合理設(shè)置人員崗位和數(shù)量，結(jié)合不同班組施工的劃分情況來看，每一個班組需要配備2 名噴射手，普工6人，電工1 人，拉噴漿料司機(jī)2 人，攪拌機(jī)操作手2 人。

4.1.2 材料管理

為了確保施工質(zhì)量，施工期間所選擇的一系列施工材料必須具備產(chǎn)品合格證書。水泥優(yōu)先選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)控制在2.5 左右，含泥量要控制在3%以下，施工用水選擇自鉆井水。確定了施工材料之后，需要結(jié)合實(shí)際的施工需求，合理進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。水泥用量通?？刂圃?75～450kg/m3，含砂率控制在45%～55%左右，水灰比通常在0.4～0.5。選擇外加劑時，可以結(jié)合實(shí)際施工需求及施工環(huán)境的外界影響因素進(jìn)行針對性分析。

4.1.3 施工機(jī)具設(shè)備的配置

每一個班組需要配備兩臺噴射機(jī)、兩臺混凝土運(yùn)輸罐車及兩臺鏟車。

4.2 施工技術(shù)

4.2.1 施工技術(shù)流程

濕噴混凝土施工技術(shù)流程如圖1 所示。

圖1 濕噴混凝土施工技術(shù)流程示意圖

4.2.2 施工程序

（1）濕噴要點(diǎn)

在混凝土噴射過程中，其厚度必須滿足設(shè)計(jì)厚度，需要將誤差控制在允許誤差范圍內(nèi)。施工期間要加強(qiáng)質(zhì)量控制，避免產(chǎn)生裂縫，若出現(xiàn)裂縫要及時進(jìn)行補(bǔ)噴或者采用其他措施進(jìn)行修復(fù)[3]。此外，施工期間應(yīng)避免省略施工步驟，否則可能導(dǎo)致施工厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)。

在有鋼拱架等其他初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的隧道施工中，要確保有鋼拱架的位置以及其他位置的噴射厚度相同，避免出現(xiàn)波浪形結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的施工提供有力保障。在施工過程中，要求施工人員在全斷面螺旋噴射結(jié)束之后，對鋼拱架之間的間隙進(jìn)行二次補(bǔ)噴。掛設(shè)防水板之前，還需要進(jìn)行全斷面檢查，從而提升工程的整體施工質(zhì)量。

若出現(xiàn)了混凝土噴射較厚的情況，掛防水板之前必須剔除多余的混凝土，避免頂破防水板，同時避免在二次襯砌施工結(jié)束后出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。

（2）施工技術(shù)

在實(shí)際施工中，應(yīng)結(jié)合不同的施工場景選擇不同的施工方法，當(dāng)前較為常見的為不掛網(wǎng)混凝土噴射技術(shù)及掛網(wǎng)噴射技術(shù)。

a 不掛網(wǎng)噴射混凝土技術(shù)

第一，需要進(jìn)行圍巖面處理及滲水處理，仔細(xì)檢查開挖斷面的實(shí)際情況，并將松動的石塊和雜物清除，通過高壓風(fēng)或水進(jìn)行施工面清洗，埋設(shè)混凝土噴射厚度檢查標(biāo)志。第二，進(jìn)行滲水處理，做好排水引流，以安裝軟式彈簧盲管為主，安裝的間距以及具體的布設(shè)方式可以結(jié)合實(shí)際施工情況進(jìn)行針對性調(diào)整。

噴射之前要確保噴射面潮濕，然后適當(dāng)調(diào)整材料的水灰比，進(jìn)行分層和分段噴射。混凝土噴射通常按照分段、分部、分塊，先墻后拱、自下而上的順序進(jìn)行[4]。噴嘴需要對著工作面順時針方向進(jìn)行螺旋轉(zhuǎn)動，選擇一圈壓半圈的方式橫向作業(yè)，螺旋的直徑通?？刂圃?0～30cm。噴射的分段長度通常控制在2m左右，通過先下后上的方式，以每4m2為一個區(qū)塊進(jìn)行噴射作業(yè)。

噴射厚度可以根據(jù)不同區(qū)域的實(shí)際施工需求進(jìn)行調(diào)整，如拱頂?shù)暮穸韧ǔ?cm，邊墻的厚度通常為8cm，針對存在滲水或者滴水的區(qū)域，先進(jìn)行2cm厚的細(xì)骨料混凝土噴射，初步凝結(jié)之后，再進(jìn)行后續(xù)的噴射，直到滿足設(shè)計(jì)厚度。分層噴射的時間間隔通常為30min 左右，施工溫度可以控制在15～20℃，也可以結(jié)合所選擇的液體速凝劑的性能和特性進(jìn)行調(diào)整。

b 網(wǎng)噴施工技術(shù)

網(wǎng)噴施工技術(shù)主要是建立在常規(guī)噴射技術(shù)的基礎(chǔ)上新增鋼筋網(wǎng)，通常選擇6 個以上二級鋼筋網(wǎng)，通過150×150mm 的方式進(jìn)行布置，在施工之前需要結(jié)合具體工作面的實(shí)際情況制作鋼筋網(wǎng)，并將其固定在施工面上，以達(dá)到預(yù)期的施工目標(biāo)，并確保鋼筋網(wǎng)和支護(hù)結(jié)構(gòu)相連，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠起到支撐作用。通常會應(yīng)用在施工較為困難的區(qū)域，如隧道內(nèi)部的拱形結(jié)構(gòu)。

需要先清理施工面，提前布設(shè)錨桿以及金屬釘?shù)认嚓P(guān)設(shè)施，再搭設(shè)第一層鋼筋網(wǎng)，在這個過程中，確定鋼筋加工的綜合質(zhì)量符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。鋼筋網(wǎng)布設(shè)結(jié)束之后進(jìn)行混合料拌和和噴射，第一層噴射的厚度通常為10cm，并適當(dāng)加入初凝劑，等待初凝，然后進(jìn)行第二層的鋼筋網(wǎng)施工，施工結(jié)束之后再進(jìn)行混凝土噴射，噴射厚度要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)收，確保滿足實(shí)際施工需求之后，進(jìn)行施工現(xiàn)場的清理和養(yǎng)護(hù)。

4.3 噴射混凝土技術(shù)指標(biāo)要求

4.3.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

噴射混凝土需要優(yōu)先選擇普通硅酸鹽水泥，在干燥的環(huán)境下施工時，空氣的濕度一般應(yīng)控制在75%左右，混凝土噴射施工期間，所選擇的用水通常為井水，且要做好水質(zhì)的分析和試驗(yàn)。所選擇的原材料，需要通過稱重和檢測，嚴(yán)格按照前期的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制。材料的檢測偏差必須控制在合理范圍內(nèi)，例如，水泥±2%，粗、細(xì)骨料±3%、水、外加劑±2%、合成纖維±2%。配合比設(shè)計(jì)需要結(jié)合原材料的性能以及具體的施工需求進(jìn)行調(diào)整，通常來講，膠骨比宜為1∶4～1∶5，水膠比宜為0.45～0.5，砂率宜為45%～60%，膠凝材料用量不宜小于400kg/m3。

噴射混凝土的早期強(qiáng)度需要符合設(shè)計(jì)要求，可采用灌注法或者拔出法進(jìn)行強(qiáng)度檢測。在檢測過程中需要采用切割法制作檢測試件，若不具備切割條件，可以采用邊長為15cm 的立方體無底試模進(jìn)行檢測。噴射混凝土成品的養(yǎng)護(hù)時間要控制在28d 左右，并及時檢測混凝土的整體強(qiáng)度。

噴射混凝土的表面平整度必須符合實(shí)際要求，平行的厚度要大于設(shè)計(jì)厚度，在厚度檢測過程中要檢測80%以上的點(diǎn)位，并確保其結(jié)果大于設(shè)計(jì)厚度，最小的厚度要不小于設(shè)計(jì)厚度的2/3[5]。表面平整度的允許偏差需要控制在10mm 內(nèi)。通常選擇噴射厚度標(biāo)志以及無損檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，平整度檢測主要以直尺檢測為主。噴射混凝土結(jié)束2h 之后，需要結(jié)合具體的施工方案，采取科學(xué)的養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間控制在14d，在養(yǎng)護(hù)期間需要及時檢查噴射混凝土表面是否存在裂縫及脫落現(xiàn)象，是否出現(xiàn)了較為明顯的滲漏水情況，確保內(nèi)部鋼筋無外漏，可以通過觀察以及敲擊的方式，檢測內(nèi)部是否出現(xiàn)空鼓情況。

4.3.2 一般項(xiàng)目

前期的混凝土拌和物，塌落度需要控制在80～100 左右，在混凝土拌制之前要及時檢測砂石的含水率，并結(jié)合檢測結(jié)果調(diào)整材料用量。

5 結(jié)語

綜上所述，隧道施工往往有較強(qiáng)的綜合性，不僅要考慮施工技術(shù)的科學(xué)性和合理性，還需要合理控制成本及綜合效益。噴射混凝土技術(shù)是隧道工程中的常見技術(shù)，在實(shí)際使用的過程中，不僅要做好性價比的控制和分析，還需要嚴(yán)格選擇適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，做好全方位的細(xì)節(jié)管控，以保證隧道工程的施工質(zhì)量。