路桥・航运・交通 建材发展导向２０１１年０７月
喷射混凝土施工技术在隧道工程中的应用
胡志杰
摘 要：通过对隧道工程喷射混凝土施工过程中的回弹量、厚度、检测等问题的探讨，并结合施工实际对隧道工程喷射混凝土施工提 出建议。 关键词：喷射混凝土：回弹量；厚度；强度；检测
月Ｕ昌
随着国家交通基础建设投资力度的加大和人们环境保护的
日益重视，隧道工程建设呈现较大增长趋势。据有关资料显示，
我国已建成铁路隧道５３００余座，总长度约４０００ｋｍ；公路隧道
１８００余座，总长度７５０ｋｍ，是世界上隧道工程最多的国家。其特
点主要表现在单孔隧道长度记录不断被刷新；施工技术难度和
技术含量不断加大；大断面、多孔连拱和小净距隧道不断出现；
高海拔、高寒地区隧道建设很突出；各部门有关隧道的技术规
范、标准也逐渐统一。
１喷射混凝土在隧道工程复合支护中的作用
目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或喷射
钢纤维混凝土，喷射方式主要有潮喷和湿喷。喷射混凝土具有及
时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大的优点，特别是在软
弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优
点更为明显。就新奥法原理而言，容许围岩产生变形，同时在围
岩变形过程中，通过围岩自乘体系和支护结构对围岩变形进行
控制，达到让围岩适度释放而不是彻底释放的目的。
在上述过程中，喷射混凝土的作用可以分成两个阶段：①喷
射混凝土施作初期，从材料结构和力学特征上，可把混凝土看做
柔性结构，为围岩的适度释放提供空间；②当喷射混凝土具有一
定强度后，可把刚拱架、系统锚杆和喷射混凝土组成的支护体系
看作钢性结构，用来控制围岩变形，达到保护好发挥围岩自承能
力的效果。当然在所有作用过程中，也应该重视和强调支护体系
的韧性概念，目前施工大多采用喷射钢纤维混凝土，就是这种概
念的必然结果。
２喷射混凝土施工的关键技术
２．１喷射混凝土的回弹量控制
目前隧道工程喷射混凝土施工，为保护环境和维护工人健 康，大多采用潮喷，其回填量普遍较大，平均在３０％以上，损失较
TRANSPOWORLD 2012No.13(Jul)242BRIDGE&TUNNEL桥梁隧道
随着公路工程的增加，隧道工程也越来越多。现代科技的飞速发展，大量的新技术、新材料和新工艺在隧道工程中得到普遍应用，在隧道工程的衬砌施工中，喷射混凝土技术的应用已经较为广泛。由于喷射混凝土具有较高的密实度、强度、和防水性能，同时，它还能够有效的减少施工工序，施工操作方便灵活，所以喷射混凝土技术的应用前景较好。喷射混凝土技术的主要特点和应用喷射混凝土技术在隧道工程中应用较为广泛，它主要是使用混凝土喷射机，将掺有快凝剂的混凝土按照一定的混合比例和程序进行拌和，然后经过高压喷嘴喷射到隧道围岩表面，使混凝土快速固结形成一种高密度、高强度的支护结构。喷射混凝土主要具有以下特点：喷射混凝土技术可以将输送、浇筑和振捣几道工序进行结合，它不需要立模，施工操作比较方便、快速，能够有效降低工程的成本，同时也能够在一定程度上缩短工期；由于喷射混凝土的凝结速度较快，所以它能够快速的发挥其承载作用，当喷射混凝土的强度达到一定标准后，可以使钢拱架、锚杆以及喷射混凝土共同形成一个钢性结构的支护体系，来共同控制围岩变形，进而达到保护围岩和发挥围岩自承能力的目的；喷射混凝土可以使隧道衬砌结构具有较好的抗压强度、抗疲劳弯曲强度、早期强度和抗渗透能力等；喷射混凝土的初期，其柔性特点，可以为围岩提供较好的释放机会。喷射混凝土包括干喷、湿喷和混合喷射三种方法。在这几种喷射方式中，湿喷技术的施工优势较为明显，目前的应用率也正在稳步提高，但是由于湿式喷射混凝土的机械大多需要进口，所以施工成本较高，而且在操作方面也存在一定的繁琐问题，每次施工操作完成之后，都需要进行全面的清洗，所以湿式喷射混凝土技术通常在较大规模的隧道工程中应用形成的雾状水泥较大；干喷混凝土的适应性较强，它对施工场地的要求较低，成本较低，所以，在我国的中小规模隧道工程中应用较为广泛。但它的缺点是粉尘较大，环境污染较重，所以限制了它的发展。目前改良的潮喷技术可有效减少粉未污染，施工工艺简单，操作比较灵活，所经适应性也较强。在实际的隧道工程中，具体采用何种喷射混凝土方式，应该结合工程规模、成本、施工条件等各方面原因进行选择。喷射混凝土施工工艺干式喷射混凝土的施工工艺干材料在搅拌站混合以后，使用压缩空气输送到高压喷嘴处，在喷嘴处与水、液态原外加剂和快凝剂混合，然后通过高压将混合物喷射现来，通常喷射的压力在0.6Mpa~0.7Mpa。干喷的施工方法较为方便且流程简单，所需要的机械设备也比较少，只需要一台拌和机和干喷机。干喷施工的输送距离比较长，施工布置比较灵活，通常输送的距离可达到300m，垂直距离也可以达到180m远。通常可以提前在喷射机中加入速凝剂，然后将其搅拌均匀。干喷混凝土的施工方法工作环境较差，粉尘的回弹量较大，而且在喷射过程中，有脉冲现象所以喷料的均匀性比较差。拌和用的水在喷头处才能与干粉结合，所以它的水灰比准确性在控制上较难，操作人员的施工经验、技术水平和临场应变能力对喷射质量有着较强的影响，所以施工质量的控制受人为因素影响较大，设计配合比也会受到回弹因素的影响，使实际的混凝土配合比存在一定差距。湿式喷射混凝土施工工艺湿式混凝土喷射施工中，除了快凝剂以外，所有的原材料都在拌和站进行拌合均匀，然后再通过混凝土泵送到喷嘴处，并喷嘴位置与快凝剂混合后一起喷射出来，喷射的空气压力在0.6Mpa~0.7Mpa。湿喷的混凝土喷射施工，对混合料的配合比控制较为容易，拌和也较为均匀，对水泥的水化非常有利，所以施工后的混凝土强度也较高。粉尘的回弹量较少，对施工环境没有影响。但是湿喷机的设备较为复杂，加入快凝剂也比较困难。能够实现的混合料输送距离和输送高度较小，对施工现场的工作面要求也较高，混合料在喷射过程中不能出现停机等现象，且喷射后也需要及时对设备进行清洗。喷射混凝土施工重点环节的质量控制原材料的质量控制水。喷射混凝土施工中所用到的拌和用水，应该为饮用水，它的酸碱值应该小于4。用水中不能含有影响水泥固结硫酸盐和其它有害物质。使用进要保证水的纯净，和供水量充足。水泥。喷射混凝土所用的水泥应该具有较好的和易性，且具有较高的强度，应该首先选择硅酸盐水泥，其次是矿渣硅酸盐水泥。水泥在使用之前应该进行科学的试验鉴定，要保证水泥不存在受潮和硬块等问题。骨料。骨料的表面要粗糙、干净。骨料的粒径要均匀且在规定范围内。要保证骨料与水泥所粘结性，同时，为了使喷射混凝土具有较高的强度，骨料也要坚硬、耐磨。外加剂。外加剂主要就是快凝剂，可采用对人体伤害较小的、符合标准的外加剂。外加剂在使用之前，需要进行水溶试验。外加剂的掺入量要按照隧道工程喷射混凝土施工技术及质量控制 文/宁英武 2012年第13期243(7月上)
浅析隧道工程喷射混凝土施工的探讨
摘要：文章通过对隧道工程喷射混凝土施工过程中的回弹量、厚度、检测等问题的探讨，结合施工实际对隧道工程喷射混凝土施工提出建议。
关键词：隧道施工技术 混凝土
Abstract: the paper tunnel project construction process of the sprayed concrete
rebound quantity, thickness, testing and other question discussion, based on the
construction practice of tunnel engineering jet concrete construction are proposed.
Keywords: tunnel construction technology of concrete
随着国家交通基础建设投资力度的加大和人们对环境保护的日益重视，隧道工程建设呈现较大增长趋势。据有关资料显示，我国已建成铁路隧道5300余座，总长度约4000km；公路隧道1800余座，总长度约750km，是世界上隧道工程最多的国家。其特点主要表现在单孔隧道长度纪录不断被刷新；施工技术难度和技术含量不断加大；大断面、多孔连拱和小净距隧道不断出现；高海拔、高寒地区隧道建设很突出；各部门有关隧道的技术规范、标准也逐渐统一。
一、喷射混凝土在隧道工程复合支护中的作用
目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土，喷射方式主要有潮喷和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。就新奥法原理而言，容许围岩产生变形，同时在围岩变形过程中，通过围岩自承体系和支护结构对围岩变形进行控制，达到让围岩变形的适度释放而不是彻底释放的目的。在上述过程中，喷射混凝土的作用可分成两个阶段：(1)喷射混凝土施作初期，从材料结构和力学特征，可把喷射混凝土看作柔性结构，为围岩变形的适度释放提供空间；(2)当喷射混凝土具有一定强度后，可把钢拱架、系统锚杆和喷射混凝土组成的支护体系看作钢性结构，用来控制围岩变形，达到保护和发挥围岩自承能力的效果。当然在所有作用过程中，也应该重视和强调支护体系的韧性概念，目前施工大多采用喷射钢纤维混凝土，就是这种概念发展的必然结果。
隧道喷射混凝土质量控制
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摘 要：隧道复合衬砌是有内外两层复合而成，其外层常称为初次柔性支护，通常采用喷射混凝土等支护形式；内层常称为二次衬砌，一般采用现浇混凝土。外层支护主要承受围岩的初期变形，待初期支护变形基本稳定后，再做内层衬砌。外层支护与内层衬砌相互依赖共同承受围岩的变形和压力。现代公路隧道衬砌已经普遍采用喷射混凝土技术，而喷射混凝土的施工质量将直接影响隧道支护效果，对确保围岩的稳定起着重要作用。
关键词：喷射混凝土；湿喷；干喷；质量；试验；强度
1 喷射混凝土作隧道支护的主要性能特点
喷射混凝土是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序将掺有速凝剂的细石混凝土拌合料与高压水混合，经过喷嘴喷射到岩壁表面，并迅速凝固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。喷射混凝土时一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺与技术，它可以根据需要分次追加厚度，也可以与各种类型的锚杆、钢钎维、钢拱架、钢筋网等构成复合式支护。已有的工程实践表明，采用喷射混凝土作隧道支护具有以下性能特点：
⑴喷射混凝土具有强度增长快、凝结力强、密度大、抗渗性能好的特点，能较好地填充岩块间的裂隙与凹穴，增加围岩的整体性，防止岩面的风化和松动，并与围岩共同工作。
⑵喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需要模板，因而施工快速简捷。在软弱围岩的隧道中若采用复合式衬砌（即以锚杆喷射混凝土作为初期支护），与整体式模注混凝土衬砌相比，能节约工程投资约5%~10%。
⑶喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在10min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后可达2MPa，16h后可达5MPa，1天后可达7~8MPa，4天后可达到28天强度的70%左右。
⑷喷射混凝土与模注混凝土相比，其物理力学性能有所改善，尤其以湿式喷射和水泥裹砂喷射混凝土的抗压强度、抗弯曲疲劳强度、早期强度和抗渗性能有更显著的提高。
2 喷射混凝土的施工工艺种类及其优缺点
