高铁隧道工程湿喷混凝土施工技术研究
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【摘要】湿喷混凝土技术可以显著提升工程质量、创造更高的施工效率，工程成本相对较低，被广泛用于高铁隧道施工中。鉴于此，文章以某高速隧道工程为背景，围绕湿喷混凝土技术展开探讨，提出了一些在施工过程中需注意的事项，旨在提高该技术在高铁隧道工程中的应用水平。
【关键词】高铁隧道；湿喷混凝土；施工技术
高铁隧道是一项复杂的工程，而湿喷混凝土可以为隧道开挖支护创建良好的安全施工条件，湿喷混凝土技术，无论是材料还是工艺流程上都已得到了优化。在实际施工过程中，应当充分认识到湿喷混凝土工艺的特点，优化湿喷混凝土工艺，创造出高品质的隧道工程。
1.工程概况
某高铁隧道工程总长度1870m。隧道采用曲墙复合式衬砌结构，采用湿喷混凝土技术施工。隧道进出口较为特殊，总共有39m的区域采用的是碎石道床，而余下的均为弹性整体道床。经地质勘察后得知，项目所在区域地质构成较为复杂，主要以三叠系下统砂岩以及二叠系上统泥岩居多，节理裂隙处于较发育状态，部分区域出现了破碎夹层的情况。
2.湿喷混凝土施工工艺特点及流程
工程中采用的是Aliva-500喷射机，该设备具有如下特性：（1）在运行过程中喷枪与喷面能够长期处于垂直状态，可以方便地控制最佳喷射距离，不会受到回弹现象的影响；（2）喷浆作业时沿着特定的轨迹进行，整个过程喷浆姿态不会发生变化，改变了传统机械喷浆方式下机械手灵活性不足的局限，材料的利用率明显提升［1］；（3）相较于常规的人工湿喷方法而言，该设备采用的是机械手喷射的方法，其覆盖范围更广，喷射压力能够稳定在较大状态，喷射角度得到了很好的控制，无需搭设喷浆作业平台；（4）单人便可以进行喷浆施工，相较于人工喷浆施工而言，工程质量更为优良。Aliva-500喷射机组的工艺流程（图1）。
3.湿喷混凝土湿喷施工
3.1喷射混凝土前的准备工作
做好喷射之前的准备工作至关重要，需要将喷浆面的危石以及欠挖部分处理好。如果地表存在大量的积水，则需要埋设盲管，将残留的水集中排放。在进行湿喷施工之前，应对各类电气设备进行全面的检查，确保其处于良好的运行状态。受喷面上存在适量的机械设备，要求现场应满足通风与照明要求，以便为设备的运行提供安全环境。以设计厚度为指导，严格控制锚杆外露长度并作好标记工作，管段初期支护材料以型钢为主。在对粗骨料进行拌和之前，应使用喷射机自带的筛子作过筛处理，确保超粒径材料被筛选出来，否则将会引发堵管等问题。
3.2原材料的要求
水泥以硅酸盐水泥为宜，其强度等级至少为32.5R。液体速凝剂常用的有JL-20液体速凝剂，在试验过程中水泥的用量应控制在1.5%～2.0%范围内，经过3min后达到了初凝状态，经过10min后达到了终凝状态［2］。砂子以连续级配河砂为宜，如果条件允许，级配较好的机制砂也可用。粗骨料的粒径应控制在15mm以内。
3.3湿喷混凝土配合比设计
应进行混凝土配合比试验，在此过程中确定试配强度，可通过式（1）计算得出：式（1）中：f为需要的配制强度；f0为设计强度标准值；δ为混凝土的标准差，此处将该值取为4.0。以混凝土喷射机的管道直径为基准，综合参考工程经验，经分析后将材料的砂率控制在55%～60%范围内，水泥的用量以380～450kg/m3为宜，水灰比应控制在0.45～0.60的基本要求；混凝土的坍落度在80～120mm范围内，以试验结果为参考确定合适的速凝剂掺量，通常来说水泥的用量以2%为宜，在上述基础上最终整合出了喷射混凝土的配合比（表1）。
3.4喷射机高压空气压强的调整
在湿喷混凝土初期阶段时，需要密切关注高压空气压强情况，要求初始高压空气压强应达到0.5MPa。在整个喷射过程中，应对喷嘴高压空气压强进行检测，要求其达到0.2MPa，这样才可以有效避免混凝土出现回弹现象。此外，随着喷射部位的改变，对应的高压空气传送距离也在改变，此时应对喷嘴出料的情况进行检查，对高压空气压强作合理优化，以提高湿喷混凝土的施工质量。
3.5混凝土喷射量及液体速凝剂调整
当Aliva-500电机处于运转状态时，应使用手轮对混凝土喷射量作合适的调整，经调整后的值可以通过显示屏显示出来；此外面板上还设置有液体速凝剂入口，本工程中以水泥用量的2%为宜。
3.6混凝土喷射操作
（1）遵循先墙后拱的原则进行喷射施工，从而形成S曲线型喷射路线。具体来说，首先需要在隧道两侧墙底进行喷射施工，逐步转向拱顶并在中心线处达到闭合状态［3］。（2）在喷射过程中，要求喷头与受喷面处于相垂直的状态，如果喷射角偏小，则会加大混凝土的回弹率。（3）湿喷过程中对高压空气压强有较高的要求，即高压空气压强值应处于较高水平。当使用Aliva喷射机进行作业时，应将喷头与岩面的间距控制在1.2～1.5m范围内。（4）在喷射施工时，起始阶段便需要将机械手大臂伸展开来，在机械手小臂的作用下能够进行灵活地调整，达到与地面相平行的状态，此外还需要进行喷头距离及角度的调整，调整好后方可进行喷射作业，在后续的喷射过程中，通过小臂的自动伸缩便可以顺利进行。（5）如果出现了软管堵塞现象，应在第一时间关闭Aliva喷射机与计量泵，确保高压空气处于隔断状态，对软管进行持续拍打以便将淤堵在其中的混凝土清理干净，再加水喷射洗管，在管路畅通后方可继续进行施工作业。
4.湿喷混凝土作业中需要注意的问题
4.1喷射方法
在喷射混凝土施工时，应遵循分段及自下而上的原则，需先将平岩面凹陷部分进行填平处理，在喷射过程中讲究喷射圆顺的原则。
4.2分段施工
就本文所探讨的高铁隧道工程而言，需要做好上次喷射混凝土的预留斜面控制工作，所形成的斜面宽度应为200～300mm，使用高压水将斜面冲洗干净，方可进行后续喷射混凝土施工。
4.3分层喷射
喷射施工需遵循分层的原则，且只有在上一层终凝后方可进行后续施工，如果已经终凝1h，有必要使用高压水对待喷射的表面作清洗处理，这是保障喷射混凝土质量的关键所在。通常来说，边墙一次喷射混凝土的厚度应为7～15cm范围内，相比之下拱部可以略薄一些，以5～10cm为宜。
4.4喷射中的注意事项
喷射速度应合理控制，这是后续压实作业得以顺利进行的基本保障。如果喷射时高压空气压强偏大，那么喷射速度也需要随之加大。在设备开机时，需要对高压空气压强进行检查。对喷嘴出料情况进行分析，在此基础上对高压空气压强做以合适调整，通常来说，边墙部分以0.3～0.5MPa为宜，而拱部则需要控制在0.4～0.65MPa范围内。
5.结束语
综上所述，在高铁隧道工程中，湿喷混凝土技术尤为关键，对隧道工程的整体质量与施工效率影响极大。本工程中采用了Aliva-500喷射，其运行性能良好，可以明显提升洞内喷射混凝土效率，避免了原材料浪费现象，具有良好的效益。在今后的高铁隧道工程中，湿喷混凝土技术将更加广泛地应用，依然需要对其作更加深入的研究，进一步提升该技术的应用水平。
参考文献：
［1］王成博.高铁隧道施工中湿喷混凝土施工技术［J］.建筑技术开发，2018（11）：68-69.
［2］冀东升.湿喷混凝土技术在隧道施工中的应用［J］.交通世界，2018（36）：98-99.
［3］石强.隧道湿喷法施工工艺及质量控制［J］.交通世界，2018（22）：98-99.
作者：钟华 单位：中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司
