铁路隧道工程喷射混凝土设计方法探讨
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摘要：在铁路隧道施工过程中，材料质量直接影响隧道施工质量，为了提高隧道的支护性能，提高稳定性与安全性，在施工过程中一般采用喷射混凝土材料。本文对喷射混凝土材料的原材料以及原料的配合比进行分析，旨在提高喷射混凝土的性能，提高隧道工程的稳定性与牢固性。
喷射混凝土是利用压缩空气或其它动力，将各种原材料按照一定的比例配置而成的混凝土混合物沿管路输送至喷头处，再以较高速度喷射于受喷面，借助水泥、骨料等各种原材料之间的连续撞击以及压实过程而形成的一种混凝土材料。在传统的混凝土工程施工过程中，材料的配置、运输、浇筑振捣等是分开的，每个步骤之间的衔接都十分关键，对混凝土材料的质量有很大影响，而喷射混凝土将混凝土的制备运输和应用过程都融合为一体，使得整个混凝土制备过程更加便捷，提高了混凝土制备效率，减少各个环节之间的衔接不当问题，提高了混凝土凝结质量。在对到工程施工过程中，由于喷射混凝土施工简便，其应用十分广泛。
1喷射混凝土配制
对喷射混凝土的配合比进行设计包括两个部分，一个是常规配合比设计，一个是喷射混凝土现场试喷之后对比例进行调整，前一个环节主要是根据工程项目的施工要求对喷射混凝土进行配置，按照常规的配置方法对各种原材料进行准备，后一个环节则是以基准配比为基础，在现场试喷调整、验证之后再确定理论配合比，从而使得喷射混凝土的配制过程更加科学，配比更加合理，提高喷射混凝土的稳定性与牢固性。喷射混凝土是施工十分简便，在铁路隧道、水工隧道、矿山井巷、城市地铁等地下工程以及边坡加固防护工程中的应用十分广泛。例如某铁路隧道工程施工过程中，根据隧道的实际情况采用C25合成纤维喷射混凝土进行施工，施工工艺为湿喷射，其中混凝土配合比设计就包括两个部分，一个是普通的常规设计，一个是在现场根据实际情况对配合比进行调整之后的重新设计，提高了喷射混凝土的强度，可操作性更强。在本工程中，根据工程项目实际情况确定喷射混凝土的砂率宜控制在45%-60%之间，胶凝材料用量不宜小于400kg/m，一天的强度不能低于10MPa，喷射混凝土的养护时间为28天。
2喷射混凝土的配合比设计
2.1原材料的选择
在喷射混凝土配制过程中常用的材料有水泥、河沙、骨料、减水剂等，要根据工程项目的实际情况选择合适的配制比例，提高喷射混凝土的性能。第一，水泥。水泥是喷射混凝土配制过程中的关键材料，当前市场上的水泥品种较多，差别不大，在选择水泥产品的时候要根据实际情况进行选择，对水泥标号进行确定。第二，骨料。骨料包括细骨料和粗骨料两种，细骨料一般选用质地坚硬耐久、细度模数大于2.5的中粗砂，其中砂中的小颗粒，即直径小于0.075mm的颗粒比例要控制在20%以内。选择粗骨料的时候要根据喷射机输送管道的最小直径来确定，例如本文中所选的实例工程中，根据喷射机输送管道的情况，采用连续级配5-10mm碎石，这种碎石的碱活性低、含泥量及泥块含量都满足铁路隧道建设要求。第三，减水剂。减水剂在喷射混凝土配制过程中也具有十分重要的意义，选择减水剂的时候要选择对混凝土强度及其与围岩的粘结力没有影响的产品，而且不能选择对钢材和混凝土有腐蚀作用的产品。第四，速凝剂。速凝剂是加速喷射混凝土凝结的材料，一般将速凝剂的用量控制在水泥含量的4%左右即可。第五，合成纤维。合成纤维对喷射混凝土的粘滞性有一定帮助，可以起到很好的回弹效果，在喷射混凝土施工过程中常用的合成纤维是聚丙烯合成纤维，通常使用量为0.9kg/m，丝长为718mm。
2.2喷射混凝土的配制
第一，对喷射混凝土的配制强度进行确定。在配制喷射混凝土的时候首先要确定混凝土的强度，在此基础上才能确定各种材料的比例。当前我国工程项目施工过程中要求的普通混凝土配合比强度一般为95%，C25喷射混凝土配制强度等级大约为35MPa。第二，对用水量及水胶比进行确定。在喷射混凝土配制过程中，水分的多少会直接影响混凝土的稳定性，通常情况下，喷射混凝土配制过程中要求的用水量为165kg，水胶比选定0.36、0.38、0.40均可。第三，对混凝土砂率进行确定。喷射混凝土的配制是依据喷射过程，使得水泥与骨料之间产生连续撞击，从而压实而成的混凝土制备技术，为了能够最大限度地吸收二次喷射时的冲击能量，在喷射混凝土配制的时候相对于普通混凝土而言，砂率要高一些。砂率对于喷射混凝土的粘稠度以及粘滞性有很大影响。对于隧道工程而言，锚喷支护、侧墙和拱顶部位一般选择较大的砂率值。在实际施工过程中要根据工程项目的实际情况对砂率值进行计算，通常将砂率值控制在45%-50%之间。第四，喷射混凝土配合比设计原则。在配制喷射混凝土的时候必须要满足一定的基本原则，例如强度要满足工程项目要求，通常喷射混凝土一天的强度不能低于10MPa，同时要确保喷射混凝土的附着性、密实性等良好，回弹少，不会发生管道堵塞。
3结语
综上所述，喷射混凝土相对于普通混凝土施工而言，是一种高效混凝土施工技术，施工简便，混凝土强度高，凝结性好。喷射混凝土施工过程中要对原材料进行科学合理地选择，确保原材料质量满足要求，同时要对配制比例进行确定，按照设计好的配制比例进行配制，并且要根据现场实际情况进行调整，最终确定喷射混凝土的配合比，提高混凝土质量。
参考文献：
[1]林泽波.喷射混凝土配合比设计方法探讨[J].城市建设理论研究:电子版，2011（33）.
[2]韦刚壮.喷射混凝土配合比设计方式探讨[J].中国高新技术企业，2016（18）.
[3]于虹.喷射混凝土配合比设计[J].山西建筑，2008（15）.
作者:徐龙军 单位:中铁四局集团第一工程有限公司
