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摘要：在总结公路隧道施工中混凝土喷射施工特点的基础上，对常见的干法喷射与湿法喷射施工技术进行了对比分析，提出了混凝土喷射的质量控制措施，包括做好原材料质量、混凝土配合比、施工机具性能、施工工艺等的控制，以确保隧道工程的整体施工质量。
关键词：隧道工程；喷射混凝土；施工；质量控制
0引言
常见公路隧道工程中复合衬砌分别由现浇混凝土和喷射混凝土进行内层和外层复合支护。外层为初次柔性支护，内层为二层衬砌支护。公路隧道工程施工质量要求高，流程复杂。因此，当外层初期支护结构稳定后，再施作内层支护，分别由内、外层衬砌结构共同承受整个公路隧道围岩压力与变形力。外层喷射混凝土作隧道支护，对于提升整个公路工程隧道施工质量具有重要意义。喷射混凝土具有黏结力强、强度高、抗渗性好等优点，能够有效填充公路隧道岩块间的凹穴与裂隙，可提升隧道围岩整体性。与常规模注混凝土结构相比，喷射混凝土综合物理性能高，可提高公路隧道施工结构抗疲劳性、抗压强度及早期强度。本文结合喷射混凝土施工特点，基于干法与湿法两种喷射工艺，对某公路隧道施工中喷射混凝土质量控制要点进行分析。
1隧道施工中混凝土喷射施工的特点
采用喷射混凝土进行公路隧道施工时，需采用喷射机，按施工设计要求将高压水与掺加速凝剂的细石混凝土拌和料混合，由混凝土喷射机将其喷至岩壁表层，通过迅速凝结，对公路隧道围岩结构进行支护。喷射混凝土是一种新型施工工艺，其可采用钢拱架、钢纤维及锚杆、钢筋网等各种复合式结构结合施工厚度要求进行支护施工。应用表明，公路隧道施工中喷射混凝土施工具有如下特点：（1）结构密度大，抗渗性好，黏结强度高，凝固速度快，可增强整个公路隧道工程围岩结构整体性，同时可与围岩共同作用，起到固化围岩岩面松动和风化区的作用。（2）混凝土输送、浇筑及振捣等技术工艺流畅，无需模板。尤其在软弱公路隧道围岩复合式衬砌施工时，要比常规模注混凝土节省5%~10%的施工成本。（3）喷射混凝土施工工艺便捷，速度快，终凝只需10min左右的时间，2h,8h,16h强度分别为0.25MPa,2MPa和5MPa；24h后喷射混凝土结构强度可达8MPa左右，3d后其总体强度可提升约70%。（4）与模注混凝土相比，喷射混凝土物理性能强，抗压强度、抗疲劳强度与抗渗能力都有所提升。
2隧道施工中混凝土喷射施工工艺及优缺点
干法喷射与湿法喷射是公路隧道施工中两种常见喷射混凝土施工工艺，其各自优、缺点表现如下。
2.1干法喷射混凝土施工工艺及优缺点
施工时，需按配合比例，将速凝剂、水泥及骨料拌和均匀，然后使干混合料在喷射软管内保持悬浮状态，并利用压缩空气将其送至喷射枪；高压水通过与喷射枪喷嘴结合，快速喷射至公路隧道工程围岩岩面。这种喷射工艺采用的喷射枪结构简单，操作便捷，且易于清洗，故障排除快，但混凝土喷射时有较大回弹量，喷嘴阀门难以控制，技术熟练度会影响公路隧道施工质量。
2.2湿法喷射混凝土施工工艺及优缺点
按照一定比例，将水泥、水、骨料拌和均匀，然后将配合好的混凝土混合料由湿式喷射机压送至喷嘴处。通过将速凝剂添加于喷头处，并高速将其喷射至公路隧道围岩岩面结构。与干喷法相比，这种喷射方法混凝土回弹量少，质量易于控制，但喷射故障处理困难，机械设备清理不便。综上两种工艺特点及优、缺点对比，大多公路隧道施工中普遍采用湿法工艺进行混凝土喷射作业。
3隧道施工中混凝土喷射施工质量控制
3.1原材料质量控制
3.1.1粗骨料质量控制
宜选用粒径在15mm以下的卵石或碎石作为粗骨料，不仅可保证喷射混凝土支护强度，还可减少喷射混凝土回弹量，避免喷射管道堵塞。
3.1.2水泥质量控制
在施工时既可选用矿渣硅酸盐水泥，也可选用普通硅酸盐水泥。但在公路隧道软弱围岩喷射混凝土施工时，宜选用标号等级≥42.5级的早强水泥，在作业前应抽检水泥凝结时间、安定性与强度指标等。
3.1.3细骨料质量控制
为了减少喷射混凝土作业时产生的粉尘，提高喷射混凝土结构强度，宜选用含水量在5%~7%、细度模数在2.5以上的中、粗砂作为粗骨料，防止喷射混凝土硬化时产生收缩性裂纹。
3.1.4外加剂质量控制
速凝剂是喷射混凝土施工经常采用的外加剂，但在添加速凝剂前，应分别通过水泥净浆凝结效果试验与速凝剂与水的相容性试验，保证喷射混凝土速凝剂终凝与初凝时间分别在10min和5min以下。
3.1.5水质量控制
施工时为了防止喷射混凝土结构硬化及凝结，严禁采用含硫酸盐量≥1%及pH值＜4的酸性水，使喷射混凝土结构强度稳定。
3.2配合比质量控制
3.2.1含砂率
公路隧道施工中喷射混凝土含砂率一般控制在45%~55%之间。应用表明，含砂率≥55%，喷射混凝土收缩性强，强度不高；而含砂率≤45%时，喷射混凝土回弹量大，容易堵塞喷射管。
3.2.2水灰比
工程实践结果表明，公路隧道施工中喷射混凝土水灰比在0.40~0.45之间时，喷射回弹量小，强度最高。
3.2.3干集料重量比
由砂石与水泥组成的干集料重量比通常应保持在1∶4~1∶4.5之间。为了减少回弹量，水泥量宜控制在375~400kg/m3左右。
3.2.4速凝剂
现场拌和试验表明，公路隧道边墙及拱部区域速凝剂掺和量分别保持在2%~4%为宜。
3.3施工机具性能质量控制
施工时应保证喷射混凝土相关机具不漏气、不漏水及干混合料生产能力达到3~5m3/h。在混凝土喷射时使骨料最大粒径＜25mm，水平与垂直方向输送距离分别应≤100m和30m。同时应对供水设施进行调节，使喷射混凝土喷头处水压在0.15~0.2MPa之间。
3.4施工工艺质量控制
首先，在施工前要充分做好相关施工准备工作，加强质量控制。喷射前认真检查开挖断面，做好排水引流工作，采用水或高压风清洗受喷面，检查调试机械设备运行性能状态；与此同时，应检查喷射混凝土施工材料及机械管路质量性能，及时清除浮石。其次，在施工阶段，应分层、分部、分块与分段喷射混凝土，分段长度应≤6m，分块大小为2×2，按先上后下、先墙后拱顺序喷射作业；岩面与喷嘴间的水平距离应控制在0.8~1.2m之间；再者，应结合现场作业情况，对喷射水压、风压等参数进行调节。此外，在质量控制施工后期，宜采用抗压强度试验法及厚度检测法等，对隧道工程喷射混凝土施工质量进行检测控制。若喷射厚度不足，应及时补喷，隧道喷射混凝土支护应确保“内坚外美”。
4结语
公路隧道混凝土喷射施工中，应从水泥、粗细骨料、水以及外加剂几个方面加强原材料施工质量控制，并严格控制干集料重量比、含砂率、水灰比与速凝剂掺和量等关键质量参数。在施工机具性能质量控制方面，应合理调节喷头水压；施工中还应排水引流，分层、分块与分段喷射，调节喷射参数，降低成本，确保隧道工程的施工质量。
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作者:段长高 单位:贵州桥梁建设集团有限责任公司
