隧道工程噴射混凝土施工策劃

隧道工程噴射混凝土施工策劃

論文摘要：文章通過對新光快速路隧道工程噴射混凝土施工過程中的回彈量、厚度、檢測等問題的探討，結(jié)合施工實(shí)際對隧道工程噴射混凝土施工提出建議。隨著國家交通基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的加大和人們對環(huán)境保護(hù)的日益重視，隧道工程建設(shè)呈現(xiàn)較大增長趨勢。據(jù)有關(guān)資料顯示，我國已建成鐵路隧道5300余座，總長度約4000km；公路隧道1800余座，總長度約750km，是世界上隧道工程最多的國家。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在單孔隧道長度紀(jì)錄不斷被刷新；施工技術(shù)難度和技術(shù)含量不斷加大；大斷面、多孔連拱和小凈距隧道不斷出現(xiàn)；高海拔、高寒地區(qū)隧道建設(shè)很突出；各部門有關(guān)隧道的技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也逐漸統(tǒng)一。

一、噴射混凝土在隧道工程復(fù)合支護(hù)中的作用目前隧道工程復(fù)合支護(hù)中普遍采用的是噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土，噴射方式主要有潮噴和濕噴。噴射混凝土具有支護(hù)及時、強(qiáng)度高、密實(shí)性強(qiáng)、操作簡單、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，特別是在軟弱圍巖地質(zhì)條件下，配合鋼拱架和系統(tǒng)錨桿作為聯(lián)合支護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)更為明顯。就新奧法原理而言，容許圍巖產(chǎn)生變形，同時在圍巖變形過程中，通過圍巖自承體系和支護(hù)結(jié)構(gòu)對圍巖變形進(jìn)行控制，達(dá)到讓圍巖變形的適度釋放而不是徹底釋放的目的。在上述過程中，噴射混凝土的作用可分成兩個階段：噴射混凝土施作初期，從材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征，可把噴射混凝土看作柔性結(jié)構(gòu)，為圍巖變形的適度釋放提供空間；當(dāng)噴射混凝土具有一定強(qiáng)度后，可把鋼拱架、系統(tǒng)錨桿和噴射混凝土組成的支護(hù)體系看作鋼性結(jié)構(gòu)，用來控制圍巖變形，達(dá)到保護(hù)和發(fā)揮圍巖自承能力的效果。當(dāng)然在所有作用過程中，也應(yīng)該重視和強(qiáng)調(diào)支護(hù)體系的韌性概念，目前施工大多采用噴射鋼纖維混凝土，就是這種概念發(fā)展的必然結(jié)果。

二、噴射混凝土施工的關(guān)鍵技術(shù)噴射混凝土的回彈量控制目前隧道工程噴射混凝土施工，為保護(hù)環(huán)境和維護(hù)工人健康。大多采用潮噴，其回彈量普遍較大，平均在30％以上，損失較大。一般隧道工程的利潤主要來自開挖和初期支護(hù)的噴射混凝土。如何通過技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理來降低噴射混凝土的回彈量，筆者通過對多座隧道工程、多個施工隊(duì)伍施工情況的分析比較，認(rèn)為做好以下幾點(diǎn)可以將回彈量控制在15％～24％的范圍。分段分塊噴射。分段長度不超過6m，分塊大小不超過2m×2m，嚴(yán)格接先墻后拱、先下后上的順序進(jìn)行噴射，以減少混凝土因重力而滑動或脫落。1．計(jì)算：Ap=式中：△p——增加的風(fēng)壓值，N/cm2；△L——輸料管增加的長度，m。噴射混凝土的水壓一般控制在稍高于風(fēng)壓即可，施工現(xiàn)場可以按水壓高于輸料管風(fēng)壓10～15N/cm2進(jìn)行控制，其目的是為了保證高壓水能夠從噴槍混合室內(nèi)壁小孔高速射出，把拌合料迅速拌合均勻。噴射料的水灰比控制是比較困難的。熟練的噴射手通過噴射混凝土表面的光滑度可判定水灰比的大小。理論上講，～的水灰比對噴射混凝土的回彈量和質(zhì)量是有利的。2．控制噴嘴距離和角度。噴射距離在～時，混凝土回彈量較小，噴射距離過大或過小都會增加回彈量。噴頭長度一般只有～，噴射手因存在骨料反彈的恐懼心理，要將噴射距離控制在～較困難。解·11·任小平：隧道工程噴射混凝土施工的探討決的辦法可將噴頭加長到～，這樣噴射手站在距離噴巖面左右即可進(jìn)行噴射。噴嘴與噴巖面應(yīng)盡量垂直，并偏向剛噴射部位，這樣不僅回彈量少，而且噴射效果和質(zhì)量更好。3．嚴(yán)格控制風(fēng)壓、水壓和水灰比。過大的風(fēng)壓會造成噴射速度太快，加大骨料的反彈，從而加大回彈量，但混凝土密實(shí)性較好；風(fēng)壓過小，會使噴射力減弱，造成混凝土密實(shí)性較差，甚至達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求?？偨Y(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)輸料管長度為20m時，合適的風(fēng)壓為100～130N/cm2。4．控制一次噴層厚度和分層噴射的間隔時間。噴射混凝土厚度的控制1．噴射混凝土的厚度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和規(guī)范允許的誤差范圍。從施工現(xiàn)場的情況看，個別隧道存在噴射混凝土普遍偏薄的現(xiàn)象，這是有風(fēng)險(xiǎn)的。因?yàn)槌跗谥ёo(hù)將會和圍巖共同控制同巖變形的釋放，保證下道工序施工安全和隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，是主要受力者。若噴射混凝土出現(xiàn)裂縫，原則上也應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)噴和采取其他補(bǔ)強(qiáng)措施，以控制圍巖變形在適度范疇，而不是任其釋放。有人說，“初期支護(hù)噴層厚度不夠，可以利用二次襯砌混凝土進(jìn)行補(bǔ)充”，這種說法只是從隧道總體結(jié)構(gòu)尺寸滿足了要求，但從新奧法施工原理和結(jié)構(gòu)受力機(jī)理而言，卻是一大誤區(qū)。2．在有鋼拱架作為初期支護(hù)的情況下，往往出現(xiàn)鋼拱架處噴層厚，兩鋼拱架間噴層薄，形成縱向波浪型。這種情況將會產(chǎn)生如下后果：在圍巖變形較大或局部存在松動圍巖時，可能由于噴層厚度不夠，無法提供足夠抗力而導(dǎo)致噴層出現(xiàn)裂縫甚至掉塊；在鋪設(shè)防水板后澆筑二次襯砌混凝土?xí)r，容易將防水板擠破，也可能在初期支護(hù)和二次襯砌間形成空洞區(qū)。要解決這個問題，重點(diǎn)應(yīng)放在噴射過程中，要求噴射手在全斷面螺旋噴射完成后，及時對鋼拱架間進(jìn)行補(bǔ)噴；或者在掛防水板前對噴射混凝土表面進(jìn)行檢查，嚴(yán)重不夠的必須及時進(jìn)行補(bǔ)噴，否則二次襯砌混凝土澆筑后再通過打孔注漿填充來處理兩層間的空洞，不僅費(fèi)時費(fèi)工，而且還會破壞防水板，造成漏水現(xiàn)象。3．對局部噴射混凝土過厚的情況，在掛防水板前一定要將突出部分混凝土剔除。因?yàn)檫@種情況有可能頂破防水板，更有可能在初期支護(hù)和二次襯砌之間形成點(diǎn)接觸，造成局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致二次襯砌表面開裂。噴射混凝土強(qiáng)度檢測

目前對噴射混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)的方法大多利用拌和料進(jìn)行人工澆筑立方體試塊，部分直接向試模內(nèi)噴射混凝土進(jìn)行試塊制作。實(shí)際上，這兩種試塊的制作方法并不能反映噴射混凝土的真實(shí)情況，試驗(yàn)結(jié)果也不能確切地反映現(xiàn)場噴射混凝土的強(qiáng)度。這種差異的原因在于現(xiàn)場噴射的混凝土受噴射力的作用影響大，且受噴面與試模面完全不同。目前混凝土強(qiáng)度檢測的方法有模筑試塊法、“回彈一超聲”綜合法、氣壓射釘槍法和切割鉆芯法等。筆者認(rèn)為切割鉆芯法制作的試塊接近噴射混凝土的真實(shí)情況，盡管比較費(fèi)事，但作為工程質(zhì)量控制手段，是有必要的。當(dāng)然，施工現(xiàn)場也可通過操作簡單、方便的“回彈一超聲”綜合法和氣壓射釘槍法，加大采集樣本數(shù)據(jù)數(shù)量，以便更加準(zhǔn)確地反映噴射混凝土的平均強(qiáng)度水平和離異性信息。關(guān)于切割鉆芯試塊的強(qiáng)度可用式進(jìn)行計(jì)算：R=K1·K2·RcRc——切割鉆芯圓柱體試塊的單軸抗壓強(qiáng)度；K1——現(xiàn)場取樣條件系數(shù)，可?。籏2——圓柱體試塊形狀系數(shù)，可取。

三、幾點(diǎn)建議1．重視混凝土的噴射方式，積極推廣濕噴技術(shù)的運(yùn)用。在濕噴過程中，事先可將包括水在內(nèi)的各種材料正確計(jì)量，～的水灰比容易控制，從而容易達(dá)到減少回彈量和粉塵的目的。2．加強(qiáng)噴射混凝土配合比的調(diào)整和控制，骨料盡量采用連續(xù)級配。施工應(yīng)重點(diǎn)控制好骨料的級配，這除了要求工地實(shí)驗(yàn)室定期定量檢測外，還要求加強(qiáng)骨料加工和采集，采取多種措施保證骨料的連續(xù)級配。譬如，骨料粉塵量過大時，就應(yīng)該在加工場骨料出口安置抽風(fēng)機(jī)，在材料源頭進(jìn)行控制和處理。3．做好光面爆破設(shè)計(jì)，保證光面爆破質(zhì)量。光面爆破應(yīng)針對不同等級圍巖單獨(dú)設(shè)計(jì)，要考慮到炮眼布置、深度和角度、單孔裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序等，通過光面爆破參數(shù)的改變和修正，保證不同圍巖地段光面爆破輪廓圓順，保證開挖質(zhì)量。圓順的開挖輪廓既有利于保證噴射混凝土的質(zhì)量，更有利于減少噴射混凝土的回彈量。4．盡量采用大板切割的試驗(yàn)檢測方法對噴射混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。大板切割即向木板或竹夾板上噴射13～15cm厚的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待達(dá)到一定強(qiáng)度后切割取樣。這樣取得的試塊可以代表洞內(nèi)噴射混凝土的實(shí)際情況，方法簡單，也不破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)語在全國公路和鐵路迅速發(fā)展、路網(wǎng)等級不斷提高和環(huán)境保護(hù)意識日益加強(qiáng)的今天，隧道工程施工更要理論結(jié)合實(shí)際，各道工序步步為營，質(zhì)量層層把關(guān)，消除隱患，保證施工順利進(jìn)行和效益不斷增長。高速公路填石路堤施工質(zhì)量控制填石路堤的施工質(zhì)量控制是高速公路填石路堤施工過程的關(guān)鍵，是一個值得深入研究的問題。通過比較填石路堤施工質(zhì)量控制的方法的研究，結(jié)合國內(nèi)施工的實(shí)際情況，較系統(tǒng)地提出了符合高速公路填石路堤施工的質(zhì)量控制方法。為合理利用自然資源，將不可避免利用石料作為路基填料，一則就地取材，少占田地，其社會經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著，另一方面，石料透水性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度高、壓實(shí)密度大、沉陷量小等，是良好的填方材料。因此，填石路堤在我國高速公路建設(shè)中將愈來愈多的被采用。填石路堤指的是由不易風(fēng)化的石料填筑而成的路堤，要求石料強(qiáng)度不應(yīng)小于15NPa。為了確保填石路堤的工程質(zhì)量，必須從兩個方面進(jìn)行質(zhì)量控制：一是填料的要求，二是施工工藝。路基壓實(shí)費(fèi)用在整個工程費(fèi)用中所占的比例不大，但壓實(shí)質(zhì)量的好壞對道路的使用有著決定性的影響。高質(zhì)量的壓實(shí)能顯著提高填方的承載力和穩(wěn)定性，大大減少公路運(yùn)營時的維修費(fèi)用。因此，填石路基施工質(zhì)量控制是一個關(guān)鍵的問題。填石路堤施工前期準(zhǔn)備工作：1．施工單位應(yīng)全面熟悉設(shè)計(jì)文件，進(jìn)行現(xiàn)場核對和施工調(diào)查，對不符合實(shí)際情況的設(shè)計(jì)可根據(jù)施工管理程序，向有關(guān)部門提出修