公路隧道施工中湿喷技术应用

来源:用户上传      作者:李曙光

　　【摘 要】随着社会经济的发展进步，我国逐渐加快了道路交通建设步伐。在道路交通工程建设中，公路隧道施工是非常关键的，采用先进的施工技术可以提高施工质量，收到降本增效的目的。本文先分析了喷湿技术施工工艺，然后，以具体项目为例，对其在公路隧道中的具体应用进行了研究，以供参考。
　　【关键词】公路隧道;工程施工;喷湿技术
　　Application of Wet Spray Technology in Highway Tunnel Construction
　　Li Shu-guang
　　（China Power Construction Road and Bridge Group Co.， Ltd Chengdu Sichuan 610041）
　　【Abstract】With the development of social economy， China has gradually accelerated the pace of road traffic construction. In the construction of road traffic engineering， the construction of highway tunnels is very important. The advanced construction technology can improve the construction quality and receive the purpose of reducing costs and increasing efficiency. This paper first analyzes the construction technology of the spray technology， and then takes the specific project as an example to study its specific application in the highway tunnel for reference.
　　【Key words】Highway tunnel;Engineering construction;Spray technology
　　公路隧道建设主要的施工工序为开挖、初期支护、钢拱架支护、二衬衬砌、隧道路面、隧道内部装修。隧道初期施工常用的方法为干喷工艺，这种施工工艺具有明显的特点，如粉尘污染严重，对施工人员的身体健康有影响;回弹量比较大，无法保证喷射混凝土的质量，无法提高公路隧道的质量保障。现今，湿喷技术在公路隧道建设中得到了越来越广泛的应用，利用湿喷技术可大幅提高施工速度与喷射混凝土质量，减小回弹量，降低工作对员工身体健康的影响，因而极具推广应用价值。
　　1. 喷湿技术施工工艺
　　（1）第一，主要原材料的选择。在长大扁平公路的隧道项目建设中所采用的原材料主要有：水泥，细集料，粗骨料及速凝剂。其中水泥应选用符合工程质量要求的类型，如硅酸盐水泥，可以提高施工的质量。采购人员也应按照相关的标准要求采购细集料及粗骨料，公路隧道的质量严重影响着人们的交通安全，原材料是保障工程质量的第一要求，因此管理人员应严格把关原材料的质量。
　　（2）第二，湿喷机利用。湿喷技术建设隧道所用的机械装置主要为湿喷机，湿喷机主要用于喷射混凝土。根据实验测试结果，选择最佳的原材料分配方法，混合成混凝土，再利用湿喷机进行施工。
　　（3）第三，施工流程。一是确定好原材料的配比比例，然后进行混合。二是将混凝土运输到湿喷机中，设定好湿喷机的仪器参数。三是利用湿喷机进行喷射混凝土，并遥控控制喷射后的隧道的混凝土质量，完成湿喷工作。
　　2. 湿喷技术在公路隧道施工中的应用
　　2.1 项目介绍。
　　某隧道工程处于我国南方地区，整体的设计里程达到了2 588 m，设计为双向6车道的形式，左右设计线距离处于10～25 m之间。经过前期的地质勘察和分析可以发现，该地区的地质结构存在频繁活动的情况，其隧道施工区域内节理密集带，结构断裂带，容易出现溶洞的问题。通过检测之后发现该隧道施工范围内并不存在任何的可燃性气体，岩石也不具备放射性。隧道上台阶部分中应用湿喷施工技术来进行混凝土结构的施工。
　　2.2 湿喷技术应用。
　　2.2.1 合理选择混凝土原材料。
　　（1）水泥。喷射混凝土的质量与水泥密切相关，水泥的品种、矿物组成、混合材种类及掺量、比表面积等，这些与水泥凝结时间相关的水泥矿物成分和参数对喷射混凝土凝结效果都有影响。水泥混合材为火山灰质岩和石灰石，二水石膏含量约5%，初凝时间为120～140min，终凝时间为180～220min，与速凝剂相容性好、喷射混凝土速凝效果好。
　　（2）砂。天然河砂使得混凝土和易性、泵送性和喷射效果均很好，很适合机械手湿喷。石灰岩机制砂一般为粗砂，石粉含量宜在6～10%，要適当提高砂率2～4%，以满足湿喷机对混凝土工作性的要求。
　　（3）碎石。喷射混凝土所用碎石最大粒径不宜大于16mm，根据工程实践和湿喷设备要求碎石最大粒径确定为10mm，即用5～10mm碎石。其技术指标满足TB10424-2010的要求。碎石质量有两点应特别注意，第一，5～10mm碎石含泥量容易超标，应在石场就对5～10mm碎石进行水洗。第二，单粒级碎石级配易超标，应从源头控制好级配，5～10mm该档碎石振动筛筛网尺寸，一般下层方孔筛可用6mm，减少碎石中5mm以下颗粒含量，上层方孔筛可用11mm，保证碎石最大粒径接近上限值，有利于改善混凝土工作性。
　　（4）减水剂。所用聚羧酸高性能减水剂的性能应满足TB10424-2010的要求，其匀质性符合GB8076的规定。其选用原则是减水率高、坍落度保持性能好、与水泥相容性好且能明显改善混凝土工作性能和提高混凝土强度。喷射混凝土湿喷工艺要求坍落度足够大，又要满足混凝土能迅速凝结，综合考虑，选用缓凝型聚羧酸高性能减水剂，缓凝剂用量适当控制，避免造成喷射时掉块和回弹率大。 　　（5）速凝剂。速凝剂的匀质性、凝结时间、抗压强度比及其与水泥的适应性和速凝效果应满足要求，根据工程实际情况，主要考虑围岩面有无渗水，确定速凝剂初凝时间，围岩有渗水时初凝时间一般控制在4min以内。
　　（6）拌合用水。喷射混凝土拌合用水与普通混凝土相同，其pH值、不容物、可溶物、氯化物、硫酸盐、碱含量、凝结时间差和28d抗压强度比均应满足TB10424-2010中的要求。
　　2.2.2 操作关键点。喷涂施工顺序应该为先墙后拱、先下后上，同时还应该以喷涂范围内5 m2为一个工作基本单元，完成了一个单元喷涂施工之后才能开始下一步的施工，单次喷涂的厚度控制在2.5 cm左右，最终才能实现拱顶位置的封闭处理。同时，应注意在施工中需要确保喷头与施工位置呈直角。为了可以保证喷涂厚度达标，可以增加一次喷涂。风压最好控制在0.25～0.5 MPa范围内，如果超出该范围，就会导致其回弹量过多的情况存在。此外，喷涂距离也应该严格的控制，应该保证喷头距离岩面为0.8～1.2 m。喷涂施工的过程中极易发生堵管的问题，这是因为在施工中混凝土性能出现变化或者是人为操作存在不合理的情况所导致的。一旦出现堵管的问题，就要及时的将设备关闭，然后尽快解决所存在的问题，及时将软件拆除进行内部清理和冲洗，合格之后才能开始后续施工，确保施工的质量达到规定的要求。因当前应用机械手喷涂的初期支护过程中容易存在肋骨状，在进行喷涂施工的过程中，拱架两侧的位置上施工时，就容易出现材料粘贴到钢拱架表面的情况，在经过多次喷涂施工后就会导致其厚度超标的情况存在。在喷涂完成之后需要将拱架位置清理干净，然后再进行喷涂施工，以确保其平整性达标。
　　2.2.3 施工人员要求。湿喷技术在实施阶段对于操作人员要求非常高，其要具备较强的专业素质，可以随时应对各种突发状况。为了防止人为问题造成的缺陷，应该有专业人员进行培训，符合要求之后才能进行操作施工。
　　2.3 效果影響分析。
　　（1）效率。若喷涂16.8 m3混凝土，机械手从准确过程开始算，直到全部喷涂完成，总计需要3.6 h，其喷涂量即为25 m3/h;如果应用干喷人工喷涂的方法则要13.5 h才能完成，工作效率非常低，为4.8 m3/h。
　　（2）安全。机械手在工作中可以将作业手臂延伸16 m的长度，通过回转关节来实现动作，工作范围比较大。但是在实际操作的过程中只需要3名工作人员就能够实现整体的操作，并且在整个施工的过程中，不会产生较大量的粉尘，也就不会给工作人员带来较大的伤害。
　　（3）保质。机械手需要使用液体速凝剂，电脑实现加入量的控制，保证其均匀性，同时还应该充分的保证系统风压稳定性，保证不会出现较大的波动，混凝土的密实度也能够得到提升。干喷作业施工中速凝剂主要是通过人员来制作完成的，人为影响因素比较大，如果添加不均匀或者喷涂距离变化较大，其喷涂也会非常的不均匀。在全面的进行效果分析可以发现，湿喷之后的结构强度非常高，可以满足实际需要。
　　（4）经济。干喷作业过程中，速凝剂是人为加入进去的，其回弹率也极为不稳定，一般能达到40%以上，而湿喷技术则为11%～14%。在同样施工环境中，干喷作业要10人协同合作才能完成，而湿喷3人则可以完成，此时可以发现该技术人工成本非常低。
　　3. 结语
　　综上所述，随着科技的发展，我国公路建设的施工工艺和方法也在不断创新和进步，对施工质量、安全、效率、经济等方面都提出了更高的要求。基于此，本文研究探索湿喷技术在公路隧道施工中的应用，希望能对湿喷技术的推广应用有所帮助。
　　参考文献
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