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摘要:隧道工程的混凝土用量需求較大，超耗現(xiàn)象在隧道工程中普遍存在，易導(dǎo)致工程成本增加，影響工程的經(jīng)濟(jì)效益。本文以隧道工程實(shí)例為背景，提出混凝土超耗的影響因素，如線性超挖、噴射混凝土回彈等，進(jìn)而探討相應(yīng)的控制策略，以保證該工程的整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:隧道工程;混凝土;超耗控制

1工程概況

國(guó)道227老城關(guān)經(jīng)西寧至上新莊段公路工程，TJ－1標(biāo)段起訖樁號(hào)K0+050～K17+200，長(zhǎng)22．916km。尕溝隧道為沿線建設(shè)工作中的重點(diǎn)內(nèi)容，該處以Ⅴ級(jí)地質(zhì)圍巖居多。左線長(zhǎng)774m，埋深7．18～64．59m;右線長(zhǎng)814m，埋深5．64～61．60m。隧道地質(zhì)條件較為復(fù)雜，穿越第四系晚更新統(tǒng)風(fēng)積黃土、中更新統(tǒng)沖洪積卵石等。

2隧道噴射混凝土超耗成因分析

隧道噴射混凝土施工期間易出現(xiàn)超耗現(xiàn)象，其發(fā)生成因較為復(fù)雜，對(duì)治理技術(shù)提出較高的要求。鑒于此，必須探討噴射混凝土超耗現(xiàn)象的主要影響因素，為控制策略的制定提供依據(jù)。

2．1現(xiàn)場(chǎng)管理

1)超挖影響。施工中，在洞內(nèi)無(wú)水條件下都能較好地控制開挖輪廓線，超挖在5cm以內(nèi)。但在含水量較大地段超挖一般在10cm以上，按本工程需超耗噴射混凝土29．84%。2)臨時(shí)堆料。為滿足施工需要，現(xiàn)場(chǎng)通常提前拌和。當(dāng)拌和數(shù)量較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種問(wèn)題:①干混料堆方體過(guò)大，原料外漏至豎井內(nèi)，造成直接浪費(fèi);②堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分干混料粘附性能缺失，造成間接浪費(fèi)。施工中，技術(shù)或工班人員應(yīng)根據(jù)施工需求提前計(jì)劃好噴射混凝土數(shù)量。

2．2噴射混凝土回彈

1)原材料質(zhì)量。噴射混凝土是泥、砂、碎石、水及外加劑按特定比例共同組成的混合料，各類材料性能對(duì)混凝土回彈量的影響具有差異性，其中以速凝劑和機(jī)制砂兩類的作用較為顯著。速凝劑在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)考慮到摻量及該材料與水泥的相容性問(wèn)題，在原配合比方案中，速凝劑與水泥的融合性較差，不利于混合料的形成。機(jī)制砂也將對(duì)噴射混凝土的回彈量帶來(lái)顯著的影響，根據(jù)原配合比可以得知選用的是細(xì)度模數(shù)為3．2的機(jī)制砂，偏粗。此外，該材料的石粉含量相對(duì)較少，為3%～4%。諸如此方面的因素均會(huì)影響機(jī)制砂的性能，并對(duì)噴射混凝土的彈性模量帶來(lái)影響。2)配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)原配合比方案可知，其在混凝土生產(chǎn)期間未使用減水劑，混凝土的強(qiáng)度不合理。加之速凝劑、機(jī)制砂等方面的影響，最終使得材料投入量明顯增加。3)混凝土拌和質(zhì)量。混凝土生產(chǎn)期間的原材料質(zhì)量管理工作未落實(shí)到位，出廠時(shí)的混合料質(zhì)量檢查不夠嚴(yán)格，加之運(yùn)輸途中溫度散失等因素的影響，導(dǎo)致運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)的混合料性能表現(xiàn)不夠理想。4)混凝土排水。受噴面存在積水現(xiàn)象時(shí)，將對(duì)回彈量帶來(lái)較顯著的影響。噴射施工前需做好清理工作，去除松動(dòng)巖塊，利用高壓風(fēng)沖洗受噴面，使其保持潔凈的狀態(tài)。地下水從巖層裂隙內(nèi)涌出時(shí)應(yīng)配置排水管，并采取鉆孔排水的方式，對(duì)于水無(wú)法集中的情況可選擇半圓形導(dǎo)水管，利用該裝置有效疏導(dǎo)積水。經(jīng)過(guò)除水處理后在表面噴射混凝土。遇涌水量大且覆蓋范圍廣的情況時(shí)，上述方法缺乏可行性，此時(shí)需在受噴面鋪設(shè)防水板(帶有導(dǎo)水槽)，再組織混凝土噴射施工。5)人員綜合水平。施工人員的專業(yè)水平和職業(yè)素質(zhì)的高低均會(huì)影響噴射混凝土的回彈量。濕噴施工期間未遵循分層、分片的基本原則，單次噴射厚度偏大，隨之帶來(lái)噴射混凝土回彈量增加的問(wèn)題。

3隧道噴射混凝土超耗問(wèn)題的控制策略

3．1嚴(yán)控開挖尺寸

以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)嚴(yán)格控制開挖輪廓線。以半自動(dòng)開挖技術(shù)較為合適，機(jī)械開挖期間預(yù)留20cm，該部分由施工人員修整，以免因機(jī)械開挖進(jìn)尺控制不當(dāng)而發(fā)生超挖現(xiàn)象［1］。應(yīng)用三臺(tái)階法時(shí)應(yīng)做到每循環(huán)進(jìn)尺最多為2榀。隧道開挖環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)光線條件較差，需由專員指揮，操作者正確控制挖掘機(jī)的姿態(tài)和進(jìn)尺，提高開挖作業(yè)的精準(zhǔn)性。1)合理安排工序。在施工組織上，上下臺(tái)階盡可能同時(shí)施工，提高回彈料的使用率。上臺(tái)階回彈料二次填入仰拱進(jìn)行利用，能夠有效減少浪費(fèi)。2)臨時(shí)堆料及回彈料剩余處理辦法。每循環(huán)噴射混凝土拌和數(shù)量由技術(shù)人員交底，按照交底數(shù)量進(jìn)行控制，盡量減少臨時(shí)堆料。不能避免臨時(shí)堆料時(shí)應(yīng)及時(shí)歸攏至指定地點(diǎn)，待下一循環(huán)立即使用。

3．2控制噴射混凝土回彈量

隧洞施工環(huán)境內(nèi)粉塵含量偏高現(xiàn)象的出現(xiàn)與噴射混凝土回彈量高具有密切的關(guān)聯(lián)，因此需最大限度降低混凝土的回彈量，從而優(yōu)化隧道施工環(huán)境。3．2．1嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)原設(shè)計(jì)方案中使用的速凝劑難以取得良好的應(yīng)用效果，因此，更換其他品牌的速凝劑，以保證該材料的初凝時(shí)間≤5min，終凝時(shí)間≤10min。同時(shí)調(diào)整機(jī)制砂的參數(shù)，細(xì)度模數(shù)為2．8，由于前期石粉含量偏低，因此，將其提高至5%～7%。粗骨料方面以碎石為宜，粒徑控制在15mm以內(nèi)。通過(guò)此類措施的應(yīng)用可有效降低噴射混凝土的回彈量，施工狀況得到改善，噴射管道堵塞的問(wèn)題得以解決。3．2．2優(yōu)化配合比以混凝土質(zhì)量要求為導(dǎo)向，合理組織工藝性試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的綜合對(duì)比后選擇C25混凝土，具體包含普通P.O42．5號(hào)水泥、機(jī)制砂、粒徑為5～10mm的碎石、高效減水劑以及適量的速凝劑。從試驗(yàn)段施工情況來(lái)看，該配合比方案下的混凝土綜合性能顯著提升，回彈量有所下降，強(qiáng)度較前期有所提高。3．2．3加強(qiáng)混合料的質(zhì)量控制拌和站是混凝土的主要生產(chǎn)場(chǎng)所，在材料生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量、用量、攪拌時(shí)間的控制，對(duì)每車混凝土展開質(zhì)量檢測(cè)工作，在滿足要求后方可投入使用。3．2．4提高施工水平及動(dòng)態(tài)化調(diào)整施工前應(yīng)做好技術(shù)交底工作，保證每位操作人員均掌握施工技術(shù)要點(diǎn)，使其認(rèn)識(shí)到噴射距離、噴射角度等相關(guān)施工工藝的重要性，保證各方面符合作業(yè)規(guī)范，從而降低混凝土的回彈率。此外，噴射混凝土施工前應(yīng)做好全面的檢查工作，包含安全閥、壓力表、噴槍水環(huán)、壓力控制器在內(nèi)的各類儀器均要維持穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，否則需視實(shí)際情況修復(fù)。噴射過(guò)程中要求噴嘴與受噴巖面始終維持垂直的關(guān)系，傾斜角應(yīng)≤10°。噴射施工期間加強(qiáng)對(duì)風(fēng)壓的檢測(cè)與控制，若風(fēng)壓偏高將加快混凝土的噴射速度，骨料的回彈量隨之增加，最終出現(xiàn)混凝土回彈量提高的情況［2］。若受噴面存在鋼架遮擋等情況，則需要調(diào)整噴射角度，保證鋼架及鋼筋網(wǎng)背后的區(qū)域均被噴射密實(shí)。

3．3加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)組織管理

1)創(chuàng)建并完善組織機(jī)構(gòu)。以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)，以總工程師為副組長(zhǎng)，加之包含工程管理部在內(nèi)的各部門負(fù)責(zé)人，共同組成超耗控制管理小組。明確工作內(nèi)容，共同做好現(xiàn)場(chǎng)管理工作。2)落實(shí)獎(jiǎng)懲制度。開挖人員的綜合水平是工程軟實(shí)力的重要彰顯形式，同時(shí)將在很大程度上影響鉆孔質(zhì)量。對(duì)此，需遵循定人、定崗的原則，每完成一循環(huán)后均要安排專員檢查，對(duì)施工質(zhì)量情況做出準(zhǔn)確的判斷，給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)或懲罰。在運(yùn)行獎(jiǎng)懲機(jī)制后可以發(fā)揮出優(yōu)秀員工的帶動(dòng)性作用，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，引導(dǎo)相應(yīng)員工積極改進(jìn)。3)做好技術(shù)交底。隧道地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，施工內(nèi)容較多，施工人員需根據(jù)規(guī)范做好各項(xiàng)工作。在制定科學(xué)的隧道開挖支護(hù)方案后，面向所有參建人員進(jìn)行技術(shù)交底，以便施工人員可明確現(xiàn)場(chǎng)情況，掌握施工方法，有序施工。4)預(yù)留變形量動(dòng)態(tài)控制。以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控結(jié)果為準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)化調(diào)整隧道預(yù)留變形量，保證該值的合理性，在不影響施工質(zhì)量的前提下減少噴射混凝土用量，從而避免襯砌混凝土超耗的情況［3］。5)加強(qiáng)排險(xiǎn)管理。隧道開挖支護(hù)期間易遇到軟弱圍巖等特殊地段，其安全隱患較多，需加強(qiáng)排查，施工人員集中注意力，避免局部超挖，否則也將帶來(lái)噴射混凝土超耗的情況。

4施工效果分析

4．1線性超挖控制方面

經(jīng)數(shù)月的施工與檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)平均線性超挖量得到有效的控制，由原本的36．5cm降低至13．4cm，具體結(jié)果如圖1所示。

4．2噴射混凝土超耗控制方面

在采取線性超挖控制措施、混凝土回彈量控制措施后，可有效緩解噴射混凝土超耗的問(wèn)題，由最初的200%大幅下降至90%左右，具體情況如圖2所示。

5結(jié)束語(yǔ)

噴射混凝土是隧道工程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，由于施工期間易發(fā)生噴射混凝土超耗的情況，因此需采取有效的控制策略，保證混凝土的噴射施工質(zhì)量，最大限度緩解超挖問(wèn)題。本文結(jié)合工程實(shí)例展開分析，提出噴射混凝土超耗問(wèn)題的幾項(xiàng)控制措施，希望可為類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn):

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［2］張毅，許清海．隧道混凝土超耗分析及解決方案［J］．建材與裝飾，2019，15(31):281－282．

［3］徐朝峰．長(zhǎng)大隧道噴射混凝土超耗分析及控制技術(shù)研究［J］．居舍，2019，39(5):63－64．

作者：張斌麗 單位：中交一公局第三工程有限公司