隧道工程噴射混凝土超耗控制研究范文

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摘要:隧道工程的混凝土用量需求較大，超耗現象在隧道工程中普遍存在，易導致工程成本增加，影響工程的經濟效益。本文以隧道工程實例為背景，提出混凝土超耗的影響因素，如線性超挖、噴射混凝土回彈等，進而探討相應的控制策略，以保證該工程的整體質量。

關鍵詞:隧道工程;混凝土;超耗控制

1工程概況

國道227老城關經西寧至上新莊段公路工程，TJ－1標段起訖樁號K0+050～K17+200，長22．916km。尕溝隧道為沿線建設工作中的重點內容，該處以Ⅴ級地質圍巖居多。左線長774m，埋深7．18～64．59m;右線長814m，埋深5．64～61．60m。隧道地質條件較為復雜，穿越第四系晚更新統風積黃土、中更新統沖洪積卵石等。

2隧道噴射混凝土超耗成因分析

隧道噴射混凝土施工期間易出現超耗現象，其發生成因較為復雜，對治理技術提出較高的要求。鑒于此，必須探討噴射混凝土超耗現象的主要影響因素，為控制策略的制定提供依據。

2．1現場管理

1)超挖影響。施工中，在洞內無水條件下都能較好地控制開挖輪廓線，超挖在5cm以內。但在含水量較大地段超挖一般在10cm以上，按本工程需超耗噴射混凝土29．84%。2)臨時堆料。為滿足施工需要，現場通常提前拌和。當拌和數量較大時會出現兩種問題:①干混料堆方體過大，原料外漏至豎井內，造成直接浪費;②堆放時間過長，部分干混料粘附性能缺失，造成間接浪費。施工中，技術或工班人員應根據施工需求提前計劃好噴射混凝土數量。

2．2噴射混凝土回彈

1)原材料質量。噴射混凝土是泥、砂、碎石、水及外加劑按特定比例共同組成的混合料，各類材料性能對混凝土回彈量的影響具有差異性，其中以速凝劑和機制砂兩類的作用較為顯著。速凝劑在應用過程中應考慮到摻量及該材料與水泥的相容性問題，在原配合比方案中，速凝劑與水泥的融合性較差，不利于混合料的形成。機制砂也將對噴射混凝土的回彈量帶來顯著的影響，根據原配合比可以得知選用的是細度模數為3．2的機制砂，偏粗。此外，該材料的石粉含量相對較少，為3%～4%。諸如此方面的因素均會影響機制砂的性能，并對噴射混凝土的彈性模量帶來影響。2)配合比設計。根據原配合比方案可知，其在混凝土生產期間未使用減水劑，混凝土的強度不合理。加之速凝劑、機制砂等方面的影響，最終使得材料投入量明顯增加。3)混凝土拌和質量。混凝土生產期間的原材料質量管理工作未落實到位，出廠時的混合料質量檢查不夠嚴格，加之運輸途中溫度散失等因素的影響，導致運抵現場的混合料性能表現不夠理想。4)混凝土排水。受噴面存在積水現象時，將對回彈量帶來較顯著的影響。噴射施工前需做好清理工作，去除松動巖塊，利用高壓風沖洗受噴面，使其保持潔凈的狀態。地下水從巖層裂隙內涌出時應配置排水管，并采取鉆孔排水的方式，對于水無法集中的情況可選擇半圓形導水管，利用該裝置有效疏導積水。經過除水處理后在表面噴射混凝土。遇涌水量大且覆蓋范圍廣的情況時，上述方法缺乏可行性，此時需在受噴面鋪設防水板(帶有導水槽)，再組織混凝土噴射施工。5)人員綜合水平。施工人員的專業水平和職業素質的高低均會影響噴射混凝土的回彈量。濕噴施工期間未遵循分層、分片的基本原則，單次噴射厚度偏大，隨之帶來噴射混凝土回彈量增加的問題。

3隧道噴射混凝土超耗問題的控制策略

3．1嚴控開挖尺寸

以設計要求為準嚴格控制開挖輪廓線。以半自動開挖技術較為合適，機械開挖期間預留20cm，該部分由施工人員修整，以免因機械開挖進尺控制不當而發生超挖現象［1］。應用三臺階法時應做到每循環進尺最多為2榀。隧道開挖環境錯綜復雜，現場光線條件較差，需由專員指揮，操作者正確控制挖掘機的姿態和進尺，提高開挖作業的精準性。1)合理安排工序。在施工組織上，上下臺階盡可能同時施工，提高回彈料的使用率。上臺階回彈料二次填入仰拱進行利用，能夠有效減少浪費。2)臨時堆料及回彈料剩余處理辦法。每循環噴射混凝土拌和數量由技術人員交底，按照交底數量進行控制，盡量減少臨時堆料。不能避免臨時堆料時應及時歸攏至指定地點，待下一循環立即使用。

3．2控制噴射混凝土回彈量

隧洞施工環境內粉塵含量偏高現象的出現與噴射混凝土回彈量高具有密切的關聯，因此需最大限度降低混凝土的回彈量，從而優化隧道施工環境。3．2．1嚴把材料質量關原設計方案中使用的速凝劑難以取得良好的應用效果，因此，更換其他品牌的速凝劑，以保證該材料的初凝時間≤5min，終凝時間≤10min。同時調整機制砂的參數，細度模數為2．8，由于前期石粉含量偏低，因此，將其提高至5%～7%。粗骨料方面以碎石為宜，粒徑控制在15mm以內。通過此類措施的應用可有效降低噴射混凝土的回彈量，施工狀況得到改善，噴射管道堵塞的問題得以解決。3．2．2優化配合比以混凝土質量要求為導向，合理組織工藝性試驗，通過對質量、經濟效益的綜合對比后選擇C25混凝土，具體包含普通P.O42．5號水泥、機制砂、粒徑為5～10mm的碎石、高效減水劑以及適量的速凝劑。從試驗段施工情況來看，該配合比方案下的混凝土綜合性能顯著提升，回彈量有所下降，強度較前期有所提高。3．2．3加強混合料的質量控制拌和站是混凝土的主要生產場所，在材料生產過程中應加強對原材料質量、用量、攪拌時間的控制，對每車混凝土展開質量檢測工作，在滿足要求后方可投入使用。3．2．4提高施工水平及動態化調整施工前應做好技術交底工作，保證每位操作人員均掌握施工技術要點，使其認識到噴射距離、噴射角度等相關施工工藝的重要性，保證各方面符合作業規范，從而降低混凝土的回彈率。此外，噴射混凝土施工前應做好全面的檢查工作，包含安全閥、壓力表、噴槍水環、壓力控制器在內的各類儀器均要維持穩定運行的狀態，否則需視實際情況修復。噴射過程中要求噴嘴與受噴巖面始終維持垂直的關系，傾斜角應≤10°。噴射施工期間加強對風壓的檢測與控制，若風壓偏高將加快混凝土的噴射速度，骨料的回彈量隨之增加，最終出現混凝土回彈量提高的情況［2］。若受噴面存在鋼架遮擋等情況，則需要調整噴射角度，保證鋼架及鋼筋網背后的區域均被噴射密實。

3．3加強現場組織管理

1)創建并完善組織機構。以項目經理為組長，以總工程師為副組長，加之包含工程管理部在內的各部門負責人，共同組成超耗控制管理小組。明確工作內容，共同做好現場管理工作。2)落實獎懲制度。開挖人員的綜合水平是工程軟實力的重要彰顯形式，同時將在很大程度上影響鉆孔質量。對此，需遵循定人、定崗的原則，每完成一循環后均要安排專員檢查，對施工質量情況做出準確的判斷，給予適當的獎勵或懲罰。在運行獎懲機制后可以發揮出優秀員工的帶動性作用，同時及時發現問題，引導相應員工積極改進。3)做好技術交底。隧道地質環境復雜，施工內容較多，施工人員需根據規范做好各項工作。在制定科學的隧道開挖支護方案后，面向所有參建人員進行技術交底，以便施工人員可明確現場情況，掌握施工方法，有序施工。4)預留變形量動態控制。以現場監控結果為準，動態化調整隧道預留變形量，保證該值的合理性，在不影響施工質量的前提下減少噴射混凝土用量，從而避免襯砌混凝土超耗的情況［3］。5)加強排險管理。隧道開挖支護期間易遇到軟弱圍巖等特殊地段，其安全隱患較多，需加強排查，施工人員集中注意力，避免局部超挖，否則也將帶來噴射混凝土超耗的情況。

4施工效果分析

4．1線性超挖控制方面

經數月的施工與檢測后，發現平均線性超挖量得到有效的控制，由原本的36．5cm降低至13．4cm，具體結果如圖1所示。

4．2噴射混凝土超耗控制方面

在采取線性超挖控制措施、混凝土回彈量控制措施后，可有效緩解噴射混凝土超耗的問題，由最初的200%大幅下降至90%左右，具體情況如圖2所示。

5結束語

噴射混凝土是隧道工程中的重點環節，由于施工期間易發生噴射混凝土超耗的情況，因此需采取有效的控制策略，保證混凝土的噴射施工質量，最大限度緩解超挖問題。本文結合工程實例展開分析，提出噴射混凝土超耗問題的幾項控制措施，希望可為類似工程提供參考。

參考文獻:

［1］夏海．隧道噴射混凝土超耗控制措施［J］．中外建筑，2020，26(1):140－141．

［2］張毅，許清海．隧道混凝土超耗分析及解決方案［J］．建材與裝飾，2019，15(31):281－282．

［3］徐朝峰．長大隧道噴射混凝土超耗分析及控制技術研究［J］．居舍，2019，39(5):63－64．

作者：張斌麗 單位：中交一公局第三工程有限公司