隧道喷射混凝土施工质量控制

　　喷射混凝土是借助压力喷枪将掺有速凝剂的粗细骨料混凝土以适当压力高速喷射隧道岩壁表面凝结而成的混凝土。混凝土颗粒在高速喷射猛烈地冲击下，被不断地捣固和压实，形成密实、力学性能良好的结构。喷射混凝土作为隧道建筑的关键工序之一，其施工质量直接影响着隧道结构受力性能、耐久性、安全性，对确保围岩的稳定起着至关重要作用。 

 

　　1.隧道喷射混凝土技术特点 

 

　　喷射混凝土在隧道工程中应用广泛，其凝结形成的结构层对围岩起到支护作用。以往的隧道实践经验表明，隧道喷射混凝土施工技术具有以下特点： 

 

　　（1）充填裂隙加固围岩。喷射混凝土在喷筑过程中受到重复的压力冲击，充分地填充了围岩裂隙和表面不平，加之其在速凝剂的作用下，强度增长迅速、早期强度高，能有效地与围岩共同形成承载结构体系，提高了围岩的抗渗性能和承载能力。 

 

　　（2）封闭围岩防止风化。喷射混凝土完整地覆盖在围岩壁面，使围岩壁面与水和空气完全隔绝，极大地减少风化破坏。 

 

　　（3）降低隧道工程造价。喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，无需模板和拱架，节省大量钢木材料，降低造价。 

 

　　（4）提高施工效率。喷射混凝土施工工艺简单，操作便捷，对劳动力需求小，劳动强度小，机械化程度高，施工效率高。

 

　　（5）为围岩变形提供空间。喷射混凝土施工初期，为柔性支护结构，与围岩共同变形，而不是完全抑制围岩变形。 

 

　　2.隧道喷射混凝土施工常见的质量问题 

 

　　隧道喷射混凝土出现的质量问题主要有裂损、空洞、渗漏水、混凝土强度劣化、剥落、离层等。造成这些质量问题的原因主要有以下几个方面：

 

　　（1）混凝土材料不符合要求。喷射混凝土选用水泥不当，会使其凝结速度过快影响混凝土喷筑或凝结速度过慢造成回弹量增大，也会影响喷射混凝土强度的增长。集料中的有害杂质将影响骨料的粘结和喷射混凝土的强度。 

 

　　（2）混凝土配合比不合适。含砂量提高，水泥用量大，混凝土容易收缩开裂，降低强度。石子用量过多，空隙不易被砂填满，则混凝土不够密实，强度虽高但易产生离析且回弹量大。 

 

　　（3）混凝土与围岩粘结不良。受喷面粉尘、杂物未清除干净，使混凝土与围岩无法直接粘结，促使喷射混凝土从围岩壁上剥落。 

 

　　（4）松动危石未清除。松动石块背后存有较大空隙，而松动的石块阻挡混凝土进入空隙，造成喷射混凝土背后空洞，进而造成裂损。 

 

　　（5）养生不及时或时间不足。养护工作不当、不及或时间不足，混凝土水分散失过于迅速，将使混凝土急剧收缩产生裂纹。直接影响喷射混凝土衬砌的强度和耐久性，甚至危威胁整个工程结构的安全。 

 

　　（6）受开挖作业冲击和震动的影响。开挖爆破过早，喷射混凝土强度未达到要求，与围岩粘结力不足以抵抗开挖作业带来冲击和震动的影响，造成混凝土塌落。 

 

　　（7）混凝土厚度不符要求。喷射混凝土厚度与裂缝形态密切相关。喷层越薄，裂缝越多；喷层越厚，柔性越低，刚裂缝越少，但裂缝宽度越大。 

 

　　3.隧道喷射混凝土施工的质量控制措施 

 

　　3.1喷射混凝土原材料质量控制 

 

　　原材料的质量直接影响喷射混凝土的工程质量。为确保射混凝土施工的质量，第一步就是保证原材料的质量与正确使用。 

 

　　（1）水泥。我国隧道工程采用的喷射混凝土一般优先采用325号以上普通硅酸盐水泥，其次是矿渣硅酸盐水泥和火山灰水泥。在有专门使用要求下采用特种水泥，其性能应符合现行国家水泥标准。对于过期或受潮水泥以及矾土水泥不可使用。 

 

　　（2）细骨料。喷射混凝土用砂要求与普通混凝土一致。宜采用坚硬、耐久的中粗砂，其细度模数一般须大于2.5，其中粒径小于0.075mm的颗粒不应超20%。砂的含泥量不可大于5%，含水量应控制在其质量的5%～7%之间。 

 

　　（3）粗骨料。喷射混凝土一般采用坚硬、耐久的卵石或碎石，含泥量应小于10%。石子的最大粒径，一般不宜大于管内径的1/3。由于卵石表面光滑，便于管内输送，因此在条件可行时可优先考虑。为降低回弹量，粒径大于15mm的石子颗粒宜控制在20%以内。但对于喷射钢纤维混凝土，石子粒径应小于10mm。当使用碱性速凝剂时。为防止碱骨料反应，粗骨料不得含有活性二氧化硅。 

 

　　（4）速凝剂。不同的速凝剂对不同水泥品种效果不同，使用前须进行试验测试。速凝剂的用量也应通过试验确定，一般为水泥质量的2%～4%。喷射混凝土在加入速凝剂后虽可显著提高早期强度，但后期强度却相应减低，且混凝土收缩加大。所以，在满足施工要求情况下应严格控制速凝剂掺量，并注意拌合。 

 

　　（5）拌合水。喷射混凝土用水要求与普通混凝土相同，水中不得含有影响混凝土质量和性能的杂质。不得使用污水、PH值小于4的酸性水、含硫酸盐量（以SO4计）超过水总量1%的水。 

 

　　3.2喷射混凝土施工工艺质量控制 

 

　　混凝土施工工艺在土木工程中越来越被重视，它对喷射混凝土的质量影响也不可小觑。其质量控制主要有以下几个方面： 

 

　　（1）施工准备。核实原材料的质量和储备量是否符合要求；施工机械运转是否正常，就位是否恰当；风、水、电供应状态是否良好。检查隧道轮廓面，及时处理超、欠挖和滴、漏水部位；清理松动岩块和墙角弃碴；对岩面岩面进行冲洗；作喷射混凝土厚度标志；做好回弹物的回收和利用安排。 

 

　　（2）风压。初步选择分压，按公式：工作风压=1+0.013×输料管长度（m）确定。向上垂直输送时风压教水平输送每增高10m加大20～30kPa。一般要求风源处风压稳定在0.4～0.65MPa，喷嘴处风压稳定在0.1～0.25MPa内。 

 

　　（3）水压。输料管处的风压要低于喷嘴处水压0.1～0.15MPa，并且喷水作业区的水压应大于0.4MPa。这样可保证高压水在高速射出形成水雾，是干拌合料充分湿润水化。

 

　　（4）喷射角度和距离。喷嘴和受喷岩面的角度一般垂直或微向刚喷射过的混凝土部位倾斜（不大于10°），喷射拱部时应沿径向进行。风压适宜时，喷嘴与受喷岩面之间距离控制在0.8～1.2为宜。 

 

　　（5）喷射顺序。为减少喷射混凝土因重力作用引起的滑动或塌落，喷射应按照分段、分部、分块、由下向上，先边墙后拱墙、拱腰，最后拱顶的原则进行。 

 

　　（6）一次喷射厚度。分层喷筑时，一次喷射厚度应根据喷射效率，粘聚力，回弹量的因素确定。一般掺有速凝剂混凝土一次喷射厚度边墙为7～10mm，拱部为5～6mm，不掺速凝剂混凝土边墙为5～7mm，拱部为3～4mm。 

　　（7）各层喷射间隔时间。各层喷射间隔时间与水泥、温度、掺合料、速凝剂等因素有关。采用红星一型速凝剂可在5～10min后进行下一次喷筑，采用碳酸钠速凝剂要在30min后才可进行下一次喷筑。

 

　　（8）养护。喷射混凝土终凝后2h起即应开始洒水养护，洒水次数以能保持混凝土足够湿润状态为定，养护期不可少于14昼夜。 

 

　　　　喷射混凝土作业逐渐成为隧道工程不可或缺的工序之一，其质量直接影响着整个隧道的工程质量。所以对喷射混凝土施工，必须采取有效的质量控制措施，以保证隧道工程结构良好的工作性能，安全性和耐久性，使喷射混凝土在隧道工程中发挥越来越重要作用。