1、關于高速鐵路隧道工程噴射混凝土的探究摘要：通過對中鐵二十局集團滬昆客專杭長湖南段井坡隧道工程噴射混凝土施工過程中的回彈量、厚度、檢測等問題的探究，結合施工實際對隧道工程噴射混凝土施工提出建議。  關鍵詞：噴射混凝土；濕噴；回彈量；厚度；強度； 中圖分類號：U238文獻標識碼： A 文章編號： 隨著國家交通基礎建設投資力度的加大和人們對環境保護的日益重視，隧道工程建設呈現較大增長趨勢。最近幾年來，隨著國家對行車速度的提升及鐵道部對于客運與貨運須分開的要求，修建速度達到350km/h的高速鐵路成為目前在建鐵路中的重點，而從已建成的貴廣、京滬以及在建的杭長、長

2、昆線來看，隧道的長度幾乎占設計總長度的一半。 由中鐵二十局集團承建的滬昆客專杭長湖南段井坡隧道工程屬于在建的高速鐵路隧道，其特點主要表現在：設計標準高，沉降控制要求嚴；施工技術難度大和技術含量高；開挖斷面大，最高斷面方可達154.61m3/m；本文從幾個方面對隧道噴射混凝土的施工進行探究 。 一、噴射混凝土在隧道工程初期支護中的作用  目前隧道工程初期支護中普遍采用的是噴射混凝土及噴射纖維素混凝土，噴射方式主要有干噴和濕噴，由于干噴強度達不到設計強度、回彈量大、不環保噴及對施工人員身體危害大的特點，“鐵道部120號”文件明確規定，隧道施工必須采

3、取濕噴工藝。 噴射混凝土具有支護及時、強度高、密實性強、操作簡單、靈活性大等優點，特別是在軟弱圍巖地質條件下，配合鋼拱架、鋼筋網片和系統錨桿作為支護，其優點更為明顯。就新奧法原理而言，容許圍巖產生變形，同時在圍巖變形過程中，通過圍巖自穩體系和支護結構對圍巖變形進行控制，達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：(1)噴射混凝土施作初期，從材料結構和力學特征，可把噴射混凝土看作柔性結構，為圍巖變形的適度釋放提供空間；(2)當噴射混凝土具有一定強度后，可把鋼拱架、鋼筋網片、系統錨桿和噴射混凝土組成的支護體系看作鋼性結構，用來控制圍巖變形，

4、達到保護和發揮圍巖自承能力的效果。當然在所有作用過程中，也應該重視和強調支護體系的韌性概念，目前施工大多采用噴射纖維素混凝土，就是這種概念發展的必然結果。  二、噴射混凝土施工的關鍵技術  由于隧道干噴存在諸多缺點，井坡隧道工程噴射混凝土施工采取了濕噴工藝。 2.1噴射混凝土的回彈量控制  一般隧道工程的利潤主要來自開挖和初期支護的噴射混凝土。如何通過技術改進和加強管理來降低噴射混凝土的回彈量，作者通過對井坡隧道工程噴射混凝土施工情況的分析比較，認為做好以下幾點可以將回彈量控制在15左右。 分層、分段及分片噴射。分

5、段長度不宜大于6m，分塊大小不超過一榀拱架間距或3m×3m（素混凝土地段）；分層噴射時，一次噴射混凝土厚度不小于40mm，后一次噴射應在前一層終凝后進行；復噴混凝土的厚度：拱部為50mm100mm,邊墻為70 mm150mm。嚴格按照先墻后拱、先下而上的順序進行噴射，以減少混凝土因重力而滑動或脫落。控制噴嘴距離(噴射距離)和角度。噴嘴與噴巖面應盡量垂直，噴射距離在1.5m2.0m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0.50.6m，可將噴頭加長到1.21.5m，這樣噴射手站在距離噴巖面2.0m左右即可進行噴射；噴射手在噴射時應垂直受噴面做反復緩慢的螺

6、旋形運動，螺旋直徑約2030cm，這樣既可以保證混凝土的密實性也可減少回彈量。嚴格控制風壓。過大的風壓會造成噴射速度太快，加大骨料的反彈，從而加大回彈量，但混凝土密實性較好；風壓過小，會使噴射力減弱，造成混凝土密實性較差，甚至達不到設計和規范要求。通過實踐經驗總結，在上中下臺階一起工作的情況下，上臺階風壓達到0.7MPa左右，下中臺階風壓達到0.5 MPa左右，回彈量是最小的。原材料的控制。水泥應選用P.042.5普通硅酸鹽水泥；細骨料應選用細度模數大于2.5的堅硬耐久潔凈的中砂或者粗砂，其含水率控制在5%7%；粗骨料選用粒徑不大于15mm且連續級配、堅硬耐久的碎石；其他原材料如水分及外加劑等

7、應符合相關規范要求。配合比的控制。配合比的選定應通過實驗室內試驗和現場試驗選取最佳的配合比。水泥優先采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，強度等級不小于32.5Mpa，有抗凍抗滲要求時或鋼纖維混凝土不小于42.532.5Mpa；膠骨比宜為1:41:5，水膠比宜為0.40.5，砂率宜為45%60%；噴射混凝土塌落度宜為80mm130mm。配合比及拌制的均勻性每班檢查不少于一次。 2.2噴射混凝土厚度的控制  噴射混凝土的厚度應必須達到設計厚度和規范允許的誤差范圍。從施工現場的情況看，普遍存在噴射混凝土偏薄或者偏厚（超挖）的現象。偏薄具有一定風險：因為初期支護將會和圍巖共同

8、控制圍巖變形的釋放，保證下道工序施工安全和隧道結構的穩定，是主要受力者。偏厚是由于未嚴格采用光面爆破設計，造成周邊眼及掏槽眼數量不夠，爆破效果很差。超挖給施工單位造成很大的經濟損失（主要是超方），且造成噴射砼施工時間加長而影響工期，現場實踐證明：嚴格按照光面爆破進行鉆爆，是提高經濟效益、功效及工期的必然措施。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。這種情況有可能頂破防水板、造成初期支護“侵限”（即初期支護噴射混凝土侵入二襯，造成二襯混凝土厚度達不到設計厚度），更有可能在初期支護和二次襯砌之間形成點接觸，造成局部應力集中而導致二次襯砌表面開裂。噴射混凝土厚度可用鑿孔法

9、、埋釘法或者地質雷達法（無損檢測）進行檢測。無損檢測一般對于噴射混凝土表面平整度的要求較高，因此現場一般采用鑿孔法、埋釘法進行檢測。 2.3噴射混凝土強度檢測  井坡隧道屬于高速鐵路隧道，依據高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準（TB10753-2010/J1149-2011）,噴射混凝土強度檢測試件的制作方法有三種，分別是： 噴大板切割法。將混凝土噴射在45*35*12cm（可制成6塊）或45*20*12cm（可制成3塊）的模型內，當混凝土達到一定強度后，加工成10*10*10cm的立方體試件，在標準條件下養護至28d進行試驗（精確至0.1Mpa）。其優點

10、是可以進行標準試驗，而且是在現場制模、養護，基本能反映現場噴射混凝土的強度。缺點是制模時，混凝土回彈量較大，較難操作；并且需要切割，增加了工作量。鑿方切割法。當對采用噴大板切割法檢測的強度有懷疑時，可采用鑿方切割法。鑿方切割法應在已噴好的經14d左右養護的支護上，用鑿巖機打密排鉆孔，取出長35cm、寬15cm的混凝土塊，加工成10*10*10cm的立方體試件，在標準條件下養護至28d進行試驗（精確至0.1Mpa）。其優點是：由于試塊直接取自現場結構物，因此該實驗能直接反映現場噴射混凝土的強度。其缺點是工作量大、檢測成本高、耗時費力，而且對現場結構造成較大破壞；另外，在取樣及加工過程中，有可能對

11、混凝土試塊造成不利影響。鉆孔取芯法。當對采用噴大板切割法檢測的強度有懷疑時，可采用鉆孔取芯法。鉆孔取芯法應在具有28d強度的支護上，用鉆孔取芯機鉆取并加工成長10cm、直徑10cm的圓柱體進行試驗（精確至0.1Mpa）。其比起前兩種檢測方法來更加直觀、準確、可靠。但是其缺點也比較大：費用高，費時較長，且對混凝土造成局部損傷，因而大量的鉆芯取樣往往受到限制。 通過優缺點的比較，作者認為噴大板切割法制作的試塊接近噴射混凝土的真實情況，且成本低、速度快、可靠性好，盡管需要切割，但作為工程質量控制手段，是有必要的。目前作者所在單位對于噴射混凝土強度的檢測本著經濟適用原則全部采用了這種檢測方法

12、。三、對噴射混凝土在隧道工程施工中的幾點建議  重視混凝土的噴射方式，積極推廣濕噴技術的運用。加強噴射混凝土配合比的調整和控制，骨料盡量采用連續級配。做好光面爆破設計，保證光面爆破質量。大力推廣噴大板切割法的試驗檢測方法對噴射混凝土強度進行檢測。采用濕噴方式時，要加強對現場施工人員的勞動保護。 四、結語  在全國公路、鐵路及高速鐵路迅速發展、路網等級不斷提高和環境保護意識日益加強的今天，隧道工程施工更要理論結合實際，各道工序步步為營，質量層層把關，消除隱患，保證施工順利進行和效益不斷增長。    

13、0;噴射混凝土配合比的設計與施工運用  2012-03-07 15:12:00|  分類： 建筑|舉報|字號 訂閱    摘要：噴射混凝土作為圍巖開挖的主要支護構件起著相當大的作用，噴射混凝土是利用壓縮空氣把按一定的配合比的混凝土由噴射機的噴射口以高速高壓噴出，從而在被噴面形成混凝土層。噴射砼的配合比設計和技術方法不同普通混凝土，它具有自身的工藝特點。其配比一般采用經驗和圖表計算來確定。本文結合施工情況，介紹了細石噴射混凝土技術混凝土配合比設計及選定、施工工藝的控制要點。 關鍵詞：噴射

14、混凝土 配比設計 調整 工藝控制 0 引言 隨著我國基礎建設的持續快速發展，地下工程的數量也在不斷增長，象隧道工程多處在比較偏僻的無天然砂區，如果需要大量天然砂時，就必須從外地運送，不僅增加工程成本，而且直接影響工程的安全、質量和進度。最后，天然砂作為不可再生資源，在我國好多地方已經日趨貧乏，像廣西三江縣原天然砂非常豐富，近年由于基礎建設的加速發展，現許多江河段已出現無砂可采的情況。本文噴射混凝土是由水、水泥及小石子、人工砂組成的混凝土，性能好、成本低、生產效率高。將人工砂噴射混凝土應用到隧道或地下工程的初期支護，不僅可以緩解天然砂的短缺問題，還有著良好的社會效益和經濟效益

15、。 本文結合三江縣龍吉大道上寨隧道工程所用噴射混凝土，闡述噴射混凝土配合比的設計方法。 1 噴射混凝土的設計思路 噴射混凝土是利用壓縮空氣把按一定配合比的混凝土由噴射機的噴射口以高速高壓噴出，從而在被噴面形成混凝土層。在較短的時間內凝結成為密實均勻的混凝土。與傳統的澆筑混凝土不同，噴射混凝土不需要立模、振搗，而是依據高速噴射的動能將混合料連續噴敷到受噴面上，沖擊、擠壓達到密實。 噴射混凝土噴射施工方法有干、濕兩種工藝，濕法噴射工藝是預先在攪拌機里將所有材料攪拌好再噴射，干法噴射工藝則是水泥和集料攪拌混合均勻后從一個噴嘴射出，同時從另一個噴嘴噴水，在噴水處

16、開始和干料混合成混凝土，本項目采用的是干法工藝。該隧道仰坡、初襯混凝土為C20噴射混凝土。針對上寨隧道C20級噴射混凝土干法施工工藝，我們配合比的設計思想是： 1.1 首先，要認識到噴射混凝土是唯一能夠與圍巖大面積的、牢固接觸的一種方式，是其他方式不能代替的。 1.2 噴射混凝土與巖層的附著力可以把作用在噴射混凝土上的外力分散到圍巖上，同時也提供了隧道周邊的裂隙和節理等以剪節阻力保持塊體的平衡，防止局部掉塊，在隧道壁面附近形成一承載環。 1.3 給予約束圍巖變形的支護力，使圍巖保持近于三維的應力壯態，控制圍巖的應力釋放。具有能夠將土壓力傳遞到鋼支撐和錨桿上的作用。

17、 1.4 必須能向上噴射到設計要求的厚度，并且回彈最少；48小時的強度應能具體有控制變形的能力；在速凝劑用量滿足可噴性和早期強度的要求下，必須達到設計的28d強度，有良好的耐久性；不發生管路堵塞。 2 原材料的選擇和技術要求 為此，我們決定干噴配合比時，參考了許多有關實例，對混凝土的品質、經濟性、作業性等決定首先從原材料入手。 2.1 水泥、速凝劑的選定：綜合考慮各方面的因素，水泥選定是海螺P.O42.5、魚峰P.O42.5。（試驗結果略）檢驗合格，加入速凝劑做了比對，兩種水泥與湖南西利德XLD-1速凝劑相容性良好。 2.2 砂子的選定：隨著三

18、江縣基礎建設的持續快速發展，周邊大型工程的數量也在不斷增長，現已出現無砂可采的情況。我們最終選定了三江縣斗江鎮砂場的機制砂，（試驗結果略）檢驗合格。 2.3 粗骨料的選定：卵石、碎石均可。為了減少回彈，粗骨料最大粒徑不大于20mm，根據噴射混凝土噴射機輸送管直徑的大小以及當地周圍石料廠碎石的質量和價格來選定的。在保證混凝土質量要求的前提下，本著降低生產成本的目的，我們選用了融安碎石場生產的4.7516mm的碎石，（試驗結果略）檢驗合格。 2.4 水：混凝土的拌和水是當地的山區飲用水，其性能指標經檢驗符合混凝土拌和用水要求，（試驗結果略）檢驗合格。 3 噴射混凝土配

19、合比的擬定 3.1 選擇粗集料的最大粒徑 粗集料的最大粒徑Dmax不得大于噴射系統輸料管道最小斷面直徑的1/32/5；亦不宜超過一次噴射厚度的1/3。噴射機管內直徑為76mm。 Dm=76×1/3=25.3316mm 3.2 砂率按下式計算： Sp=140.63Dmax-0.3447=140.63×16-0.3447=54% 式中：Sp砂率（%） Dmax粗集料的最大粒徑（mm）。 3.3 計算水泥用量 水泥用量按下式計算： C0=782.4Dmax-0.2377·

20、B=782.416-0.2347=405（Kg） 式中：C0水泥用量 B檢驗調整系數，取1。 3.4 選擇速凝劑及其用量 Q0=g×C0=3%×405=12.15（Kg） 式中：Q0速凝劑用量 g速凝劑占水泥用量的百分比% CO水泥用量。 3.5 確定水灰比及其用水量 水灰比按下式計算： W/C=0.45Sp0.2475=0.45×0.54+0.2475=0.49 式中：W/C水灰比 Sp砂率（%）。 用水量按下式計算： W0

21、=W/C·C0=0.49×405=198.45取199Kg 3.6 計算砂、石用量 砂、石占用體積 VSG=1000(W0/WC0/CQ0/q)10·  =1000(199/1405/3.112.15/2.95)10×1  =1000331.555=656.236取656Kg 砂用量S0=VSG·SP·S=656×54%×2.641=936Kg 碎石用量G0=VSG·（1SP）·q  =656×（154%）

22、×2.68=809Kg 3.7 初步配合比 水泥：砂：碎石：速凝劑：水=405：936：809：12.15：199 =1：2.311：1.998：0.03：0.49 3.8 試配和調整 噴射混凝土配合比調整的目的就是使混凝土不僅滿足強度的需要，而且也要滿足施工工作性的需要，以不堵管、回彈少、附著性好的噴射混凝土配合比為最佳噴射混凝土配合比，同時還應注意環境保護。 3.8.1 砂率的調整：砂率的調整隨混凝土回彈量的大小而定。回彈量大時，應增加砂率；回彈量小時，應減少砂率。通過基準配比得出，確定實噴率：實噴率按下式計算：

23、0;P=0.637×1.2018SP·M=0.637×1.20180.54×1.05=0.739 式中：P實噴率 SP砂率 M施工技術控制系數（取1.05）。 3.8.2 確定回彈率 設1：S0：G0：Q0：W0噴射混凝土初步配合比 W/C水灰比；K回彈率；g1m3干拌和物容重；z實噴混凝土容重 因為P=（1K）·（1+1/1+S0G0Q0×W/C）·z/z 所以K=1P/（1+1/1+S0G0Q0×W/C）×z/z×100% 由初步配合比得出：1：S0：G0：Q0=1：2.311：1.998：0.03測得拌和物的容重為2185.42Kg/m3，實噴容重為2310Kg/m3。 按K=1P/（1+1/1+S0G0Q0×W/C）×z/z×