湿式喷混凝土技术在三仙隧道施工中的应用.doc

湿式喷混凝土技术在三仙隧道施工中的应用
中铁二局二分公司内昆指九队 尚和平

摘 要：本文介绍了湿喷技术在三仙隧道的具体应用，并根据湿喷技术在三仙
隧道的具体应用情况总结出湿喷技术的施工方法和施工措施。
关键词：长大隧道 湿喷技术 施工实践

1 前言
湿喷技术是一门新技术、新工艺,湿喷与干（潮）喷比较有明显的优越性：
①干喷是把水泥、骨料和速凝剂按比列拌匀，加进喷射机后用压缩空气将物料通过软管和喷嘴形成料束，高速推送到受喷工作面上；潮喷是预先在砂石料堆中加水（砂含水率不大于8%，石含水率不大于4%）后与水泥拌和，在加入喷射机时掺入速凝集，用压缩空气将物料通过软管和喷嘴形成的料束高速推送到受喷工作面上；湿喷把按配合比加水搅拌好的混凝土送入湿喷机，通过高压风在喷嘴处与从计量泵压到喷嘴的雾化速凝剂混合后喷到受喷面上。
②干（潮）拌的混凝土质量不易控制，特别是水灰比带有随意性；湿喷的混凝土按生产工艺生产后运至湿喷机进行喷射，其配合比完全处于受控状态，从而保证了喷混凝土的质量。
③干（潮）喷回弹量达40%~50%，而湿喷回弹量为15%左右，所以湿喷的生产效率高。
④潮喷喷嘴旁粉尘为60mg/m3，干喷喷嘴旁粉尘浓度比潮喷喷嘴旁粉尘浓度高，而湿喷喷嘴旁粉尘较潮喷喷嘴旁粉尘小。
⑤干喷机结构简单，体积小清洗方便，但结合板磨损大；湿喷机构造较复杂，体积大，需要动力设备的牵引，结合板磨损小。
⑥由于粉尘浓度及其他原因，隧道内能见度底，工作环境极差，客观上使操作人员马虎从事，只讲喷射数量，而忽视了喷射质量和喷层厚度，造成很大浪费；
上述因素引起了我们高度重视，喷射砼质量好坏及生产效率高低是直接影响三仙隧道工程进度、安全质量和经济效益的重要因素之一。
三仙隧道是内昆铁路的主要控制工程之一，隧道全长3620m，采用新奥法施工，按复合式衬砌设计，锚杆、挂网及喷射砼既是初期支护，又是永久支护的一部分。隧道地质条件复杂，岩性为泥岩夹砂岩，厚层砂岩，其节理较发育，DⅡK184+930处沟中富含孔隙水，覆土厚达37.5m；复合衬砌设计要求喷射砼厚度：Ⅱ类围岩15cm，Ⅲ类围岩10cm，Ⅳ类围岩5cm。通过干（潮）喷与湿喷对比，三仙隧道喷射砼选用湿喷工艺并建立湿喷工艺线,截止1999年12月20日隧道全线贯通（掘进3620m），已完成喷射砼7789m3。
2 湿喷工艺的确定
2.1 配合比的确定及喷料选用
2.1.1 配合比的确定
灰骨比为：1:4
水灰比为：0.55
每立方米喷射砼水泥用量为427kg
每立方米喷射砼掺8604型液态速凝剂19.2kg
坍落度控制在10~15cm
2.1.2 喷料选用
①水泥：选用普通硅酸盐水泥，标号为525水泥，其技术指标符合规定；
②砂：选用二处内昆指挥部砂场自制的石灰石机制砂，颗料级配如下：
筛孔尺寸（mm） 5 累计筛余(%) 5.8
2.5 12.7
1.25 20.6
0.63 51.4
0.315 84.0
0.16 92.2
< 0.16 100
细度模数小于2.5，属中砂；
③速凝剂：选用8604型液态速凝剂，水灰比为0.4时掺有速凝剂的水泥浆初凝时间< 5
分钟，终凝时间< 10分钟，掺量为水泥用量的3%~6%，一般取4.5%为宜；
④粗骨料是过筛的石灰岩碎石，粒径小于15mm，粒径级配如下：
筛孔尺寸（mm） 15 累计筛余(%) 0.4
10 9.9
5 69.5
2.5 95.4
<2.5 100

2.2 主要施工机具及施工组织
2.2.1        主要施工机具：
序号
设备名称
型号
生产能力
生产厂家
备注
1
砼湿喷机
TK—961
5m3/h
成都岩峰科技有限发展公司

2
配料机（电子秤）
PL8000型

山东工程机械厂

3
强制式砼拌合机

JDY350型
20~50 m3/h
新都核工业机械厂

4
砼输送罐车
GTB—Ⅱ
6 m3
成都勤宏工程机械厂

5
开挖台车

自制
6
电动空压机

12 m3
柳州压缩机总厂

注：TK—961型砼湿喷机由供料系统、喂料系统、输料系统、空气管路系统、速凝剂添加装置、传动系统等七大系统构成。
2.2.2 劳动安排：
序号
工作部位
工作内容
人数（人）
1
后仓
供应砂
2
2
供碎石
4
3
供水泥
1
4
拌合砼（机械）
1
5
前仓
操作湿喷机
1
6
喷射砼喷射手
2
7
进料
2
8

合计
13
2.3 湿喷工艺

2.3.1 工艺流程：
第一次上料（砂、石、水泥）

拌合机

运输混泥土

安设调试喷射机及管路

第二次上料

过筛、滤出超粒径石子

空压机

用风加压
0.3~0.65Mpa
湿式砼喷射机
受喷面

喷嘴

速凝剂泵

速凝剂
注：喷嘴到受喷面的距离为0.8~2.0m
2.3.2        湿喷机操作过程框图

添加速凝剂

设定动压力

接风水管路

接喷管、速凝剂、吸水管

检查转子、振动器、计量泵

埋顺砼管子

检查电压

加入半料斗砂浆

将砂浆转入转子腔和气料混合物

开速凝剂辅助风

缓慢打开主风阀

启动速凝剂计量泵

启动主电机

启动振动器

在料斗中加入砼

TK—961型湿喷机开机过程

2.4 施工注意事项
①严格控制工作机的风压在0.15Mpa~0.2Mpa范围内；
②严格控制喷嘴与受喷面的距离和角度，无钢筋网喷射时，喷头应与喷面垂直，有钢筋网时可适当放偏，喷嘴离受喷面的距离控制在0.6~1.0m范围内；
③严格控制水灰比，以刚喷射的混泥土表面有一层暗弱光泽为度；
④渗漏水地段的处理，当水量不大时，在喷射混凝土前用压缩空气吹扫，喷射混凝土配料及拌料按正常施工程序进行。当水量较大时，在开始喷射时，适当减小用水量，喷射时由远而近，临时加大速凝剂掺量（≯5%）逐渐合拢，水止住后，必须紧接着用正常速凝剂掺量的喷射混凝土封闭。
3 喷射作业
3.1 施工准备
①检查受喷面轮廓尺寸，并加以修正，使之符合设计，若有松散、破碎部分必须清除干净；
②有明显渗水地段应事先作好防排水处理；
③用高压风或水（地质不良不用）清理受喷面；
④备好脚手架或工作平台及护铁纱罩；
⑤检查机械、管道、安全阀、压力表是否完好，并进行试运行；
⑦在拱顶、边墙作好设计喷层厚度标志。
3.2 喷射作业技术要点
①严格按以下顺序操作，打开速凝剂辅助风——缓慢打开主风阀送风——启动速凝剂计量泵的主电机振动器——向料斗加料；
②开机后注意观察风压，起始风压大于或等于0.5Mpa才能开机操作，并据喷头出料情况调整风压，边墙工作风压应控制在0.3~0.5Mpa之间,拱部控制在0.4~0.65Mpa之间；
③供料应连续均匀，料斗内应有足够的存料并及时清除粒径大于15mm振动筛上的粗集料；
④喷头与受喷面尽量垂直保持0.8~2m的距离，对挂有钢筋网的受喷面，喷头略倾斜，距离相对减少；
⑤喷头应均匀地按螺旋轨迹，分区段，一般不超过6m，自上而下，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径15~20cm。若受喷面不平，应先喷凹坑找平；
⑥停机严格按以下顺序操作：
关主电机、振动电机，关速凝剂计量泵，关主风阀，用水清洗速凝剂管路，通知喷射手将喷嘴从受喷面移开，依次打开主风阀、计量泵电机、主电机，清洗气料混合仓和砼管路，然后关闭主风阀、计量泵、速凝剂辅助风。
4 喷射效果
4.1 一次喷层厚度
喷射厚度应根据设计厚度确定：Ⅱ类围岩分3次；Ⅲ类围岩分2次；Ⅳ类围岩分1~2次采用湿喷，经现场测定初喷厚度一般在4~5cm，第二次喷射厚度可达10cm以上。
4.2 回弹量
现场检测砼回弹量很少，几乎看不到成快掉落，回收掉落砼过秤测定，回弹率在12%以下。
4.3 粉尘测定
施工时作业面测定，粉尘含量在20mg/m3左右。较潮喷砼减少粉尘约67个百分点。
4.4 强度
完全达到设计强度指标。
5 结束语
（1）喷砼采用湿喷作业严格遵循工艺规程操作，其产生的粉尘浓度和回弹损失都很小，截止99年12月20日三仙隧道掘进3620m，喷射砼7789m3，折合经济价值约15.6万元；同时作业环境较干（潮）喷大为改善，工效大为提高。
（2）湿喷采用的8604型液态速凝剂，价格较昂贵，且液态速凝剂运输、存放不方便。
（3）湿喷砼工艺存在的问题是砼拌和物停放时间不能太长（不得超过30min），若砼的拌合、运输和喷射这三个工作环节之间的配合不紧密，砼易凝结造成堵管。