隧道湿喷法施工工艺及质量控制浅谈

摘要：新奥法隧道施工方法是目前我国隧道施工的主要方法。新奥法隧道施工中锚杆和喷射混凝土组合作为主要支护结构，喷射混凝土施工质量的好坏将会直接影响支护效果。以二广高速茅田界隧道工程为例，从喷射混凝土材料、配合比设计、施工过程控制等几个方面分析讨论了湿喷法施工工艺及质量控制，总结了隧道喷射混凝土施工方面的经验，保证了工程质量，以促进湿喷法能在隧道施工中被更好地推广使用。

关键词：隧道；喷射混凝土；湿喷法

1工程概况

茅田界隧道为双向四车道高速公路隧道，茅田界隧道左线隧道起迄里程ZK84+584—ZK88+921，长4337m，连州端洞口设计标高329.54m，怀城端洞口设计标高305.26m，隧道最大埋深约553m，坡度0.614%～-1.2%；右线隧道起迄里程YK84+585—YK88+933，长4348m，连州端洞口设计标高329.58m，怀城端洞口设计标高305.02m，隧道最大埋深约553m，坡度0.614%～-1.2%。隧道穿过低山地貌区，山高坡陡，山体植被茂密。隧道区，内无区域大断裂经过，约在YK88+022右70m处发现2个小断裂，表现为硅化石英脉及地层错断。隧道所穿过地层的工程地质最突出特征表现为III级围岩中夹有规模较大的破碎带，破碎带主要为强风化变质砂岩及板岩，呈薄层状，节理裂隙发育，局部劈理发育，部分裂隙由石英脉充填，围岩裂隙水发育，强度较低，自稳性较差。针对茅田界隧道地质条件的突变性及复杂性，锚喷支护施工质量好坏和是否及时都将会直接影响到隧道施工安全质量以及工期进度[1]。

2湿喷法施工工艺

喷射混凝土采用C20，根据洞内围岩级别，厚度为10～25cm。茅田界隧道喷射混凝土采用湿喷方式。

2.1施工准备

首先检查隧道开挖断面的净空尺寸，避免欠挖，还必须对受喷岩面进行处理：松动的石块、松散层和浮碴等要进行清除；湿喷范围内有渗水、滴水和淋水现象，必须进行引排处理，一般岩面浮尘、岩屑等可用高压水冲洗；用高压水和风清理岩面，提高喷射混凝土的附着力。同时埋设厚度检查标志，一般采用埋设钢筋头做标志，每2m设1根。最后还要检查风、水、电等管线路，保证作业区内具有良好通风和照明条件[2]。

2.2混凝土拌和和运输

混凝土在洞外拌和站集中拌和，配料误差：水泥、外加剂和水≤1%，砂、石≤3%，每盘拌和料从加水到出料的拌和时间应≥90s。采用混凝土运输车运至洞内湿喷施工点。做好坍落度检测，拌和站处的坍落度控制在130～150mm，现场坍落度宜控制在100～120mm，防止拌和料太干、太湿或离析等现象发生[2]。

2.3喷射混凝土施工

（1）机组准备机组到达现场后，在平稳的位置处支好前后支腿，并试运转，依次接上外接电、应急复位开关复位、伸展喷射臂、起动空压机、起动液压系统等。当运输车到达现场，先拌和水泥浆预拌砂浆润滑输料管路，再往料槽里倒料1/3以上的喷射料后，方可开机，否则易产生堵管现象。（2）湿喷现场施工启动湿喷机时，先送风，再加料，待混凝土从喷嘴喷出后，供给液态速凝剂。在供料过程中，上料应连续均匀，保持料满。开始喷射时，先观察喷射面整体超欠挖的情况，然后初扫一遍整环喷射面，再从边墙到拱顶逐次喷射超挖较严重的地方，即先补坑，把坑填平，喷射速度宜控制在20～24m3/h。喷射作业应以适当厚度分层进行，一次喷射厚度以不坠落时的临界状态或达到所需厚度为宜，分片喷射要先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土，从下部水平方向旋转移动，往返一次喷射，再向上移动。喷头尽可能垂直岩面，喷嘴应均匀地呈螺旋形转动，最佳喷射距离控制在1～1.5m为宜。h。停止喷射时，先关闭速凝剂计量泵，再停止加料，待喷嘴的混凝土和速凝剂吹净后，然后停风、停机。

2.4养生

喷射混凝土终凝2h后，必须进行养护。混凝土面采用湿水养护，养护时间≥7d。养护是喷射混凝土施工中的一个关键环节，是喷射混凝土的强度保证的重要工序。为了确保喷射混凝土的施工质量，一直严格按照要求对喷射混凝土进行养生。

3施工过程质量控制要点

3.1喷射混凝土原材料的控制

（1）水泥。采用海螺牌普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5MP，各项性能指标符合设计和规范要求。（2）砂。宜采用坚硬、耐久的中粗砂，项目部经过对当地砂、广宁砂、机制砂细度模数、含泥量等指标的对比，最终采用细度模数一般为2.6～2.9之间，含泥量不可大于2%的广宁砂。其他技术指标经过检测，符合设计和规范要求。（3）碎石。茅田界隧道开挖所排出石渣岩性以变质砂岩为主，质地坚硬，是较好的施工原材料，为了就地取材、降低成本，项目部隧道湿喷混凝土采用的碎石，由隧道石渣加工而成，加工后的碎石粒径范围为4.75～9.5mm连续级配，含泥量不超过2%，加工后的碎石指标经过检测，符合设计和规范要求。（4）液态速凝剂。采用无碱速凝剂，速凝剂的用量也应通过试验确定，一般为水泥质量的3%～5%。满足标准掺量时，与水泥浆初凝时间≤5min，终凝时间≤10min。

3.2喷射混凝土配合比控制

如果湿喷混凝土配合比不合理：①将直接影响湿喷混凝土强度；②导致湿喷机出现堵管，进而造成湿喷机受损和延误工期。③导致回弹量过大，进而造成工程成本增加。因为湿喷施工对混凝土的性能要求比较高，所以在整个湿喷混凝土施工工艺流程中，试验室和拌和站的配合就显得尤为重要。试验室和混凝土拌和站应做到对混凝土的性能进行动态跟踪，根据湿喷效果对混凝土配合比作出及时调整。另外，对于混凝土的搅拌和运输在时间上也须灵活控制，做到供料连续，当湿喷机出现堵管时，需及时作出调整[3]。

3.3施工现场控制

（1）喷射方法控制。在喷射混凝土施工时，喷射手应根据现场的实际情况进行喷射。对于表面不平的部位，首先要对表面进行补平，然后再进行正常喷射，喷射时应先喷射隧道墙壁，再喷射拱顶的顺序进行喷射，在喷射的相应片区也应按照从下往上的顺序进行喷射。喷射混凝土施工前用钢筋作为厚度控制桩，确保喷射混凝土的厚度满足设计要求，喷射完成后保证混凝土强度和厚度都能够满足设计施工规范要求。（2）回弹量的控制。回弹量的控制，除了保证混凝土的配合比要求外，另外一个主要因素主要是喷射手的实际操作经验，对喷射角度和喷射距离的控制。为此，项目部多次组织了湿喷机机械手的培训，同时也制定了相关的奖励措施，从而提高了湿喷机机械手的积极性。茅田界隧道单洞总长8.68km，在保证质量的前提下，把喷射混凝土的回弹量控制在15%以内，节约了不少成本[4-5]。（3）速凝剂控制。速凝剂的添加量过多或过少，都会对喷射施工造成不利的影响，直接影响施工的进度。经过实践总结，速凝剂的添加量控制在水泥用量的3～5%之间为宜。

3.4湿喷设备的使用和保养管理

在湿喷混凝土施工中，其最大特点就是施工工艺对湿喷混凝土施工性能特别敏感、对湿喷机组操作技术要求较高以及施工设备较昂贵，茅田界隧道湿喷混凝土机采用CIFA公司生产的SPRITZSYSTEMCSS—3，一次性投入约350万/台，共2台。由于茅田界隧道所使用的湿喷机（SPRITZSYSTEMCSS—3）是自动化程度较高的系统，加上其作业环境较恶劣，以及湿喷料本身特性对设备的影响，所以对于湿喷机的使用及保养维护都必须合理科学地管理，湿喷机的保养维护必须定时强制执行，只有设备正常，才能保证喷射工作的正常进行，提高生产效率。

4结语

综上所述，在茅田界隧道喷射混凝土施工过程中，项目部严格按照施工要求进行施工，对施工过程中的重要环节进行了相关控制，并对成型的混凝土进行有效养护，确保隧道喷射混凝土的施工质量。喷射混凝土是隧道工程的外层支护，是防排水的第一道屏障，也是隧道施工生产的重要一环，对其施工质量的控制是一项长期的任务，在以后的施工过程中，应不断总结经验，不断提高喷射混凝土施工质量。

参考文献：

[1]董召禄.湿喷混凝土技术在祁南煤矿的研究与应用[D].徐州：中国矿业大学，2016.

[2]陶坤.长深高速公路承德段长逢沟隧道初期支护湿喷混凝土施工关键技术研究[D].西安：长安大学，2014.

[3]陶坤，李小龙，李泉.湿喷混凝土在公路隧道初期支护中的施工技术与质量分析[J].公路，2011（12）：199-204.

[4]杜君.关于湿喷混凝土在公路隧道初期支护中的施工技术与质量分析[J].交通世界（工程技术），2015（11）：70-71，75.

[5]孔德岩.混凝土湿喷技术应用实例分析[J].铁道建筑，2007（3）：59-61.

作者：石强 单位：广东省长大公路工程有限公司