隧道工程噴射混凝土質量控制探究

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摘要：噴射混凝土是隧道工程中常見的施工技術，具有操作簡單、適用范圍廣、強度高、支護工作量小等優(yōu)勢，可以切實滿足隧道工程的襯砌支護施工需求，與鋼拱架組成穩(wěn)定的聯(lián)合支護結構，起到控制隧道周邊圍巖變形的作用，對安全生產施工目標的貫徹落實有著重要意義。為有效發(fā)揮噴射混凝土施工技術作用，對隧道工程噴射混凝土施工質量控制問題進行探討，提出質量控制措施。

關鍵詞：隧道工程；噴射混凝土；質量控制

1隧道工程噴射混凝土材料質量控制

1.1原材料質量控制

1.1.1拌合水隧道工程施工普遍選擇使用酸堿值適中、經過過濾處理的生活用水作為混凝土拌合水。拌合水pH值過大或過小、硫酸鹽含量超過相應標準，將影響混凝土攪拌質量、凝結硬化效果。例如，在使用硅酸鹽水泥時，如果拌合水的pH值小于4，混凝土在產生水熱化反應時將出現(xiàn)水分快速蒸發(fā)現(xiàn)象、孔隙率有所提升，最終導致混凝土強度不達標，內部形成大量毛細孔。因此，應提前對拌合水的pH值、硫酸鹽含量等指標進行檢測，去除水體中混入的各類雜質。

1.1.2骨料在骨料材料投入使用前，檢查骨料粒徑，如骨料實際粒徑過大、與相關標準不符，則禁止使用質量不達標的骨料，避免對混凝土強度造成影響。例如，在使用大粒徑骨料材料時，則骨料與泥漿接觸面積會縮小，可能出現(xiàn)混凝土攪拌不均現(xiàn)象。此外，為改善混凝土材料性能，在條件允許前提下，應配置碎石作為骨料，碎石表面結構粗糙，可以起到改善混凝土界面粘結效果的作用。將碎石骨料的粒徑值控制在15mm以內，將骨料含水率控制在6%左右。

1.1.3水泥從材料選擇角度來看，應配置具有較高強度、良好抗?jié)B性能的水泥品種，如標號不小于42.5的硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等等。而在特殊施工條件下，也可選擇配置早強水泥。簡單來講，根據(jù)工程實際情況、現(xiàn)場地質條件而定。在水泥材料貯存期間，定期開展清查盤點工作，檢查水泥材料是否產生潮濕受損、結塊等質量問題。

1.1.4外加劑以使用最為常見的速凝劑為例，提前對速凝劑開展相溶性實驗等一系列實驗，確定速凝劑質量達標、摻入速凝劑的混凝土初凝與終凝時間符合預期要求后，再將速凝劑投入使用。同時，定期檢查所儲存速凝劑是否出現(xiàn)潮濕變質現(xiàn)象，嚴格控制速凝劑摻量。

1.2科學設定配合比方案

為保證所制備混凝土材料性能符合使用要求，技術人員應根據(jù)工程情況、設計要求，科學制定混凝土配合比方案，準確計算水泥、拌合水、砂石、速凝劑、高效減水劑等材料的用量比例。同時，組織開展混凝土試拌作業(yè)，將試品送至實驗室進行檢測，根據(jù)檢測報告對配合比方案進行優(yōu)化調整，明確各類原材料的用量最優(yōu)值。

1.3混凝土材料質量檢測

在混凝土攪拌完畢后，依次對混凝土材料的抗壓強度、粘結強度、抗剪強度等性能進行檢測。例如，可選擇采取切割鉆芯檢測技術，工作人員操縱鑿巖機等設備從混凝土試件中取出適當規(guī)格尺寸的立方體石塊，在混凝土養(yǎng)護28h后開展抗壓強度試驗。隨后，將檢測結果與《公路工程質量檢驗評定標準》等規(guī)范文件進行對照分析。確定混凝土材料質量達標，方可將其投入使用。

2隧道工程噴射混凝土厚度控制

2.1控制設計與實際差

隧道工程噴射混凝土施工受到人為等因素影響，常出現(xiàn)局部混凝土層薄厚不均問題，大大降低了混凝土襯砌結構性能，同時也影響圍巖變形控制效果，還會導致混凝土結構出現(xiàn)裂縫，這也是噴射混凝土施工技術的主要應用難題。為及時處理混凝土層薄厚不均問題，減小設計厚度與實際厚度二者間的偏差值，施工技術人員可選擇采取激光斷面、鑿孔檢查等方式來準確評估各部位混凝土層厚度，將厚度測量值與設計值進行對照分析，如若二者偏差值超過允許范圍，則表明該部位存在混凝土層薄厚不均問題，要求施工班組進行返工處理。以鑿孔檢查法為例，在混凝土噴射結束一定時間后，施工人員使用短釬在混凝土層上鑿設若干孔洞，檢查噴層厚度、標記各斷面結構中的混凝土缺陷位置。在搭設鋼拱架作為前期支護結構時，混凝土層易出現(xiàn)裂縫、漏筋、薄厚不均等問題，施工人員對缺陷部位進行補噴處理、封閉裂縫即可。此外，混凝土層設計厚度與實際厚度產生過大偏差問題的產生是由于施工人員違規(guī)操作或是使用鋼筋頭等物體作為厚度評判標志物。因此，為提前預防這項施工問題的出現(xiàn)，應做好施工過程現(xiàn)場監(jiān)管工作，及時制止違章操作、錯誤施工行為，采取有效處理措施。同時，將鋼筋頭等標志物焊接固定在支護結構上，避免出現(xiàn)厚度標志物脫落問題。

2.2混凝土噴射過程控制

在混凝土噴射過程中，為嚴格控制混凝土層厚度，預防各類施工問題出現(xiàn)，應采取以下質量控制措施：首先，重點檢查隧道工程現(xiàn)場情況，如若隧道周邊圍巖結構穩(wěn)固性不足、存在局部松動現(xiàn)象、缺乏足夠抗力時，采取相應處理措施，如清除松動巖塊、加大混凝土噴層厚度。其次，在混凝土噴射完畢后，檢查隧道工程混凝土初期與襯砌結構是否形成空洞現(xiàn)象，對鋼拱架與強度較弱部位進行補噴處理，采取打孔注漿法填補混凝土空洞區(qū)，預防防水板擠破問題、漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.3局部噴射混凝土過厚問題處理措施

混凝土噴射過程中，常出現(xiàn)局部混凝土層過厚問題，如沒有得到及時解決，會導致防水板頂破、二次襯砌結構表面裂縫、局部應力集中等問題出現(xiàn)。因此，施工技術人員必須重點檢查所噴射混凝土層厚度是否超標，及時鏟除混凝土突出部位，將實際厚度值控制在合理范圍內。對混凝土層厚度進行二次檢查，確定局部混凝土過厚問題得到有效解決后，再開展后續(xù)掛防水板作業(yè)。

3隧道工程噴射混凝土回彈量及養(yǎng)護質量控制

3.1回彈量控制

在隧道工程噴射混凝土施工中，混凝土在凝結硬化期間會產生膨脹現(xiàn)象，導致混凝土表面強度產生一定程度的變化。而回彈量作為檢驗混凝土強度的一項重要指標，如若混凝土回彈量過大，則表明混凝土強度不足，會加大混凝土裂縫等質量問題的出現(xiàn)率。因此，在噴射混凝土施工中，應重點控制混凝土回彈量，將回彈量控制在15%~24%區(qū)間范圍內即可。為實現(xiàn)這一目的，需要采取以下控制措施：①技術人員根據(jù)隧道工程現(xiàn)場情況，準確計算混凝土噴射水壓，根據(jù)表面結構光滑度要求來適當調整水灰比。目前來看，在多數(shù)隧道工程中，水灰比的最優(yōu)值為0.45~0.50；②重點對所使用砂石材料質量、粒徑進行檢查，改善砂石材料級配；③綜合分析工程作業(yè)條件要求、現(xiàn)場粉塵與風壓情況、回彈量限制程度等因素，在其基礎上合理選擇混凝土噴射工藝，如采取濕噴工藝；④定期清理隧道周邊圍巖表面結構附著的粉塵污漬；⑤確保受噴面、噴頭噴射方向二者穩(wěn)定保持為垂直狀態(tài)，將間隔距離控制在0.9m左右，將傾角控制在10°以內。施工人員緩慢移動噴頭開展混凝土噴射作業(yè)，要求噴頭保持勻速移動狀態(tài)；⑥根據(jù)工程情況，合理設定混凝土的分層噴射間隔時間、噴層厚度。

3.2養(yǎng)護質量控制

在正常施工條件下，混凝土強度會隨著養(yǎng)護時間、齡期的延長而持續(xù)提高，直至達到設計標準為止。但由于隧道工程施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，隧道內部環(huán)境溫度較高、空氣濕度較小，混凝土在養(yǎng)護過程中往往會出現(xiàn)水分蒸發(fā)速度過快現(xiàn)象，水泥石中毛細管所蘊含水分快速蒸發(fā)，在少水條件下，導致混凝土水泥水化程度降低。在問題嚴重時，還將引發(fā)混凝土裂縫質量問題的出現(xiàn)，破壞混凝土結構的抗?jié)B性與穩(wěn)固性能。因此，應做好混凝土養(yǎng)護工作，定期對混凝土表面進行灑水保濕處理，抑制混凝土水分蒸發(fā)速度，保持混凝土表面的濕潤狀態(tài)，為水泥水化反應的進行提供必備條件。同時，在混凝土養(yǎng)護期間，還應持續(xù)采集實時施工信息，如隧道內部環(huán)境溫度、空氣濕度等等，在其基礎上科學制定混凝土養(yǎng)護計劃，根據(jù)施工情況變更調整混凝土單次灑水量、灑水養(yǎng)護頻率。而在混凝土出現(xiàn)裂縫等質量問題時，及時采取有效處理措施。例如，混凝土表面形成微小裂縫時，清理混凝土裂縫表面、均勻涂刷環(huán)氧樹脂膠泥封閉裂縫。

4結語

在隧道工程中，噴射混凝土施工技術應用合理與否，將直接影響到隧道襯砌結構的受力情況與實際使用壽命。因此，為保證工程質量達標、充分發(fā)揮技術優(yōu)勢，企業(yè)應積極采取上述噴射混凝土施工質量控制措施，及早樹立起安全生產、質量全面控制意識，對噴射混凝土施工技術體系進行創(chuàng)新優(yōu)化。

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作者：李臣森 單位：中國建筑第二工程局有限公司