摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。目前隧道施工随着施工技术、设备机具及施工理念的发展和改进，隧道初支湿喷混凝土施工工艺具有综合成本低、社会效益好、环境污染小的特点，契合以人为本、构建和谐社会的现代发展理念，极大的改善了隧道施工环境，得到了越来越多的推广和应用，甚至成为隧道初支混凝土施工的规范性选择，但由于湿喷混凝土不可避免的会产生回弹现象，造成湿喷混凝土浪费，施工成本增加，因此控制隧道初支湿喷混凝土回弹率就成为了隧道施工成本控制的首要工作。本文就隧道工程初支湿喷混凝土回弹率控制施工技术展开探讨。
关键词：隧道；初支；湿喷；回弹率
引言
有很多因素都会导致隧道喷射混凝土回弹量的上升，为了有效防止这种现象的产生，一定要从合理选择材料、控制输料管距离、调整工作风压、控制混凝土配合比、选择优良的喷射工艺、机械手的操作水平的选择等几方面入手，及时降低喷射混凝土的回弹量，降低施工成本，确保隧道施工质量。
1降低喷射混凝土回弹量的必要性
近年来，隧道工程逐渐增多，喷射混凝土在其中得到了非常广泛的应用，而且技术也日渐完善，但是在使用过程中仍然存在着回弹量较高的问题，一直没有有效的措施予以解决。为了能够控制提升隧道施工质量，降低混凝土回弹量。文章对隧道喷射混凝土回弹量的降低方法进行了试验研究，希望对喷射混凝土回弹量的降低有所帮助。
2隧道支护喷射混凝土回弹产生机理
2.1初喷阶段回弹
初喷是指在围岩表面进行最先一层的混凝土喷射。在喷射过程中，物料以离散的状态持续前进，在粗骨料的表面会有一定量的水泥浆，而这些水泥浆一般无法抵抗冲击能，与围岩发生碰撞后，以相反的方向和相同的速度发生反弹，最终在重力作用下落到地面。在实际喷射过程中，也有一些细骨料无法喷附在围岩的表面，并在受到气流后散布于喷嘴的周围，其产生原因为和围岩表面粘结的部分细集料受到高速气流作用后产生剥离，进而产生大量浮尘，不仅污染环境，而且影响支护作用。
2.2喷嘴与受喷面的角度和距离
根据现场工艺性试验过程及反映的实际效果情况来看，喷嘴与受喷面的角度尽可能的控制在90°效果最佳，实际在拱部施工过程中，由于拱部空间及现场其他因素的影响，导致湿喷角度难以达到垂直喷射，导致湿喷混凝土回弹量增加。因此，实际施工时应尽量保证垂直喷射。喷射距离方面，喷嘴与受喷面的距离控制在1.0m，距离太大导致喷射出的混凝土到达受喷面速度太小而影响密实度，距离太小导致喷射出的混凝土到达受喷面的速度太大而增加回弹量，造成成本浪费。
2.3粘性喷射回弹
伴随喷层厚度不断增加，围岩表面砂浆厚度有所增加，此时的围岩表面并非刚性壁面，这一过程中对围岩表面进行喷射就是粘性喷射。从理论分析结果可知，这一阶段骨料和围岩表面的碰撞是非弹性碰撞。想要减小回弹率，可增加喷层屈服应力，以此使骨料运动时受到较大阻力，并减小喷层实际厚度，最终达到减小回弹的目标。此外，还可对工作风压进行调整，在保证密实性的基础上减小喷射的速度，进而使回弹率有效降低。
3隧道喷射混凝土回弹量的控制
3.1合理选择材料
为了对隧道喷射混凝土回弹量进行控制，一定要对材料的选择引起重视，其中包括以下几点：（1）水泥。要想确保喷射混凝土的凝固时间、与速凝剂的相容性，要采用耐久性好、强度高的水泥，水泥强度等级≥32.5MPa，最佳选择为P.O42.5以上的普通硅酸水泥。需要注意的是，在使用之前要进行强度检验，不同厂家、规格的水泥严禁混合使用。（2）骨料。粗骨料可以采用耐久、强度高的碎石或卵石，粒径最好在15mm以下，细骨料应该采用硬质洁净的中砂或者粗砂，细度模数要＞2.5。集料级配要采用连续级配。（3）外加剂。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在不影响混凝土的原有性能的前提下，可以适量地掺加增黏剂，以减少喷射混凝土的回弹量及粉尘，具体掺量由试验确定。（4）速凝剂。为了有效降低喷射混凝土的回弹量和粉尘率，合理使用速凝剂是非常重要的，应尽量选择对人体危害小的速凝剂，在使用之前要组织开展与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，要求其速凝剂初凝时间要控制在＜5min，终凝时间要控制在＜10min，一般情况下速凝剂掺量可采用水泥质量的4%~6%，确保速凝剂的干燥，防止受潮变质。（5）拌合用水。拌合用水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不得使用污水及PH值＜4的酸性水和含硫酸盐量＞水质量1%的水。
3.2输料管长度控制
混凝土喷射过程中，向输料管中输送混凝土后，因受到风压等因素的影响，混凝土将到达喷头，和水融合后向围岩的表面喷射。在输送混凝土时，风压和截面上所受作用力基本一致，尽管混凝土包含众多组成部分，但所承受的作用力基本相同。基于此，以上输送过程也表现出很多不同状态，而且活动范围也有所不同。一般管道中的水泥会发生悬浮运动，而砂则进行半悬浮运动，石料进行滚动，可见，混凝土在管道内会被分开。喷射过程中，风压实际作用时间取决于管道长度，随管道长度的增加，作用时间延长，使分离情况加重，此即为管道效应。因此，想要对回弹量予以严格控制，需要这种效应的发生，在施工中应对管道长度进行严格控制，在不影响正常施工的情况下，尽可能缩短管道。
3.3在混凝土工作性控制方面
准确计量各原材料，严格把控搅拌时间，确保拌合物质量均匀稳定，使出机料具备和易性良好。当现场混凝土流动性不足时，应适当增加减水剂掺量或改善减水剂的保塑效果；对于由于待料时间长已初凝的混凝土，建议作“废料”处理；严禁混凝土在运输过程和喷射施工前加水。
3.4控制混凝土配合比
混凝土的配合比和隧道喷射混凝土回弹量、喷射强度之间的关系非常紧密，经过混凝土抗压强度的试验可知，水泥、砂子、石子之间的配合比应该为1:2:2.5。适当加入速凝剂，能够减少回弹率和初凝时间，但是如果掺入过量，会导致后期强度被破坏，因此，速凝剂的量应该控制在水泥用量的4%左右。对于配置好的混凝土而言，应该搅拌120s以上，待混凝土颜色均匀，方可使用。相关试验表明，喷射混凝土回弹率低、强度高的情况下，水灰比要保证在0.4~0.45之间，工作人员可根据实际情况加入适当的水，避免水量过大或过少。
3.5混凝土喷射工艺选择
(1)干喷。用搅拌机水泥与集料进行搅拌，添加适量速凝剂。搅拌好后将其投入到喷射机当中，在喷射机的喷头处进行加水喷射。在干喷作业过程中会产生很多粉尘，且回弹率相对较高，完工后密实性差，难以保证施工质量，因此一般情况下不采用这一工艺。(2)潮喷。在集料中预先加入一定量的水，然后进行拌和，添加适量速凝剂，搅拌好后将其投入到喷射机当中，按照常规方法进行喷射。这一工艺虽然能减少粉尘的产生，但仍然不能有效降低回弹量，所以在实际情况中也较少应用。(3)湿喷。将搅拌均匀的混凝土投放到湿喷机中，加压送入后于喷头处进行速凝剂的抽送。该工艺既能减少粉尘的产生，还能有效降低回弹量，避免材料损失，在实际施工中经常使用。
3.6进行试验段和总结
由于每个项目或工点实际情况不一样，不同的影响因素对湿喷混凝土效果影响程度也不同，纷繁复杂。因此，湿喷混凝土在大面积施工前，应逐个工点进行工艺性试验，总结出一套适合现场施工的技术参数，将湿喷混凝土的回弹率控制在最佳的程度。
结语
在实际施工中，为了降低喷射混凝土回弹率，提高其喷射质量，应关注材料性能，提高水泥与速凝剂的匹配程度及两者的问题性；同时，应加强对施工过程中的各要素的全过程质量控制，尤其是施工工艺。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.喷射混凝土用速凝剂：JC477—2005[S].北京：中国建材工业出版社，2018.
[2]杨力远，田俊涛，杨艺博，等.喷射混凝土液体速凝剂研究现状[J].隧道建设，2019，37（5）：543-552.
论文作者:张立东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/20
标签：混凝土论文; 隧道论文; 围岩论文; 水泥论文; 骨料论文; 速凝剂论文; 喷射机论文; 《基层建设》2019年第31期论文;