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【摘 要】 喷射混凝土是隧道工程中复合衬砌普遍采用的结构材料，它的质量好坏直接影响到整个隧道的结构受力、安全防护及耐久性。因此，对隧道中喷射混凝土施工质量的控制，有利于更好的满足隧道工程的技术特点。喷射混凝土的施工质量优劣，主要取决于喷射混凝土的强度、其与岩层的粘结力、喷射厚度及平整度等因素。
【关键词】 隧道工程，喷射混凝土，质量控制，施工
【Abstract】Shotcrete is a type of structure material that commonly used in composite lining of tunnel engineering， its quality will directly influence the whole tunnel’s structure stress， safety and durability.Therefore，to control the shotcrete construction quality in the tunnel is conducive to better meet the technical characteristics of tunnel engineering.Shotcrete construction quality， mainly depends on the strength of shotcrete， the injection of strata and the bond strength， depth and smoothness etc..
【Keyword】Tunnel engineering，Shotcrete，Quality control，Construction
前言
随着我国交通事业的不断深入推进，加大对基础设施建设的投入仍然是拉动内需的必要选择之一。而在建设浪潮中，隧道里程也在日益增加。目前，隧道工程符复合衬砌支护中普遍采用喷射混凝土技术，它的质量好坏将直接影响后续工序施工质量的优劣及整座隧道结构受力和使用功能。
1. 喷射混凝土的作用
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混凝土拌料以适当的压力高速喷射到岩面并迅速凝固成一层水泥石的支护结构，从而对围岩起到支护作用。
喷射混凝土的作用可分成两个阶段：在水泥石形成过程中（初期阶段），我们可以把喷射混凝土看作是柔性支护结构，为水泥充分水化及围岩变形应力的释放提供空间和时间；当喷射混凝土达到一定强度后，把钢拱架、系统锚杆及喷射混凝土组成的支护体系看作刚性结构，用来控制围岩变形，达到保护和发挥围岩自承能力的效果。
2.喷射混凝土施工质量控制
现代隧道施工对成本投入、技术性能及工期等要求越来越高，而高质量的喷射混凝土在满足技术要求的同时，能减少施工成本，还能合理缩短施工工期。喷射混凝土支护工程的质量，主要取决于喷射混凝土的强度，喷射混凝土与岩面的粘结力，喷射混凝土的厚度及平整度等因素，因此，对这些因素的控制，在喷射混凝土施工质量控制过程中显得尤为重要。
2.1 喷射混凝土强度控制
喷射混凝土的强度是一个反映喷射混凝土支护质量全貌的指标。喷射混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及粘结强度等。在具体检测中一般主要检测喷射混凝土的抗压强度，因为抗压强度是表示其物理力学性能和耐久性的一个综合指标。
喷射混凝土的强度既受原材料质量的影响，也受施工工艺和养护条件等的影响。
2.1.1 原材料选择
作为制备喷射混凝土的原材料，具有一般性，又具有特殊性，其特殊的地方在于，既要满足喷射混凝土的施工工艺要求，又要符合隧道内结构的受力特点及各种掺合物之间的相容性。
（1）水泥
水泥的品种和标号是影响砂浆强度的重要因素。我国隧道工程喷射混凝土一般选用普通硅酸盐水泥P.O 42.5，它不仅与速凝剂具有较好的相容性，而且强度高，抗渗性和耐久性好，早期强度也高，是使用于喷射混凝土的理想胶凝材料。
（2）细骨料
喷射混凝土宜选用细度模数大于2.5的坚硬耐久的中粗砂，或平均粒径为0.35～0.50 mm的中砂或平均粒径大于0.50 mm的粗砂。不宜采用细砂，因为细砂能加剧喷射混凝土的收缩，同时其中也含有较多的微小颗粒，喷射时容易悬浮在空气中，恶化洞内作业环境，危害作业人员的健康。
（3）粗骨料
喷射混凝土一般选用卵石或碎石作为粗骨料。卵石颗粒强度高于碎石，其表面光滑，有利于喷射料在管道中的输送，但卵石光滑的表面不利于与砂浆的粘结；碎石表面粗糙多棱角，利于在喷射时嵌入砂浆层内，提高了砂浆与粗骨料间的粘结力。
大多数工程选用碎石作为喷射混凝土的粗骨料，考虑到管道内径及回弹量的控制原因，碎石粒径为5～16 mm最佳。
（4）速凝剂
速凝剂是影响喷射混凝土最终强度的一个重要因素，其掺量一般控制在水泥掺量的2%～4%。在施工过程中，速凝剂要求搅拌均匀，如若不然，会导致水泥石结构不均质，从而降低喷射层的支护能力和抗渗能力。速凝剂搅拌不均还会导致喷射层成片的脱落。
2.1.2 配合比设计
良好的骨料级配能提高混凝土结构的匀质性和各部位强度的均衡性。合理的配合比是保证喷射混凝土施工质量的前提。以合福客专北山隧道C30喷射混凝土为例（如表1）。
采用以上配合比施工的喷射混凝土，经钻芯取样后，混凝土1d抗压强度为11.32 MPa，28d抗压强度为32.46 MPa，其抗渗性和耐久性均能达标。
2.1.3 回弹量控制
相比干喷、潮喷及混合喷等喷射方式而言，湿喷能很好控制混凝土的回弹量，大大降低作业环境中的粉尘浓度，且混凝土密实性好。如果做到以下几点，那么将会把喷射混凝土回弹量控制在合理范围内（边墙<15%，拱部<25%）。 ① 合理的配合比设计。在满足混凝土强度、耐久性前提下，混凝土的用水量不宜过小，碎石粒径不宜过大。
② 稳定的风压、水压。风压过大会造成喷射速度过快，反弹量增加，但混凝土密实性较高；风压过小，虽然可以减少回弹量，但混凝土密实性较差，影响混凝土强度和抗渗性等。
③ 合适的喷射角度、距离及一次喷射厚度。这三点与喷射手的操作和经验密不可分。
2.1.4 养护
喷射混凝土施工后不久，混凝土内部开始水化反应，水分开始蒸发散失，散失的速度与其周围空气的温度和相对湿度以及风速有关。为使水化作用充分进行，一般在喷射混凝土终凝2 h后进行洒水养护，不少于14 d，洒水频率应根据现场环境诸多因素做适当调整。
2.2 喷射混凝土与岩面的粘结力
喷射混凝土抗压强度的高低，只能说明混凝土结构本身的质量好坏，它与岩面相粘结才能达到喷射混凝土与岩层“共同作用”的目的，这是喷射混凝土支护的一个重要特点。岩层表面的粉尘或灰土，把喷层与岩面隔离开，降低了喷射混凝土与岩层的粘结力。因此，在喷射混凝土之前，应认真清洗岩层表面，确保喷射混凝土与围岩之间有足够的粘结力，从而形成共同支护体系，提高支护能力。
2.3 喷射混凝土厚度控制
合理的喷射混凝土厚度，是综合考虑安全及经济因素之后得出的结果。喷射混凝土应该达到设计厚度和规范允许误差范围内，喷射混凝土厚度可用埋钉法和短钎凿孔法控制。
2.3.1 埋钉法
对初支内无拱架的支护类型，隧道沿纵向3 m，环向2 m埋设厚度标志，并用钢丝连接以便操作人员检查；初支内有拱架时，一般在每节拱架上环向2m焊接2～3cm钢筋头作为厚度标志。
2.3.2 短钎凿孔法
混凝土喷射完毕后，以纵向每10延米，环向3m用短钎凿孔，此时会对喷射混凝土厚度、密实度有直观了解，若不满足设计要求，应及时做出补救措施。
以上两种方法的应用，为喷射混凝土的厚度控制提供了“双保险”。
2.4 喷射混凝土平整度控制
平整度是喷射混凝土的“门脸”，是给人直观感受的最后一道坎。好的平整度，不仅给人以美的视觉享受，而且还为防水卷材的铺设提供一个平整基面，防水板能与基面密贴，二次衬砌空洞率大大下降。
喷射混凝土平整度影响因素众多，波动性较大，归纳起来主要是开挖面不圆顺、混凝土质量不稳定、工艺操作不科学等方面的原因，要做到对各个环节都控制好，是一个理论与实践相结合的过程，得到一个合理的施工参数，最终有效指导施工。
2.4.1 开挖爆破
隧道开挖爆破是隧道工程所有工序的基础作业。爆破效果好，轮廓圆顺，会省去很多后续处理环节，从经济角度出发也是合理的。但有时一味追求进度指标，常常会忽略掉对开挖爆破的控制措施。这会带来些许不必要的麻烦，如超欠挖厉害，造成混凝土消耗量增大或是二次衬砌厚度不足甚至侵入建筑界限，影响后期运营安全。
所以，良好的开挖爆破效果是保证经济投入少，安全性能高的重要一项内容，更是能确保初支平整的最有效手段。
2.4.2 混凝土质量控制
高质量的喷射混凝土是从原材料选择、混凝土配合比设计、搅拌及运输等多方面条件入手控制。前面已简述，这里不再赘述。
2.4.3 操作工艺
喷射手的经验和技术直接影响喷射混凝土的质量，所以喷射手上岗前必须经过专业培训，合格后方可上岗操作。喷射完成初凝后，人工用刮铲及时进行修正，刮除凸起。并用靠尺检查平整度，确保外观平顺美观。
合福客专北山隧道通过以上措施对喷射混凝土进行质量控制，取得了不错的效果。
结语
喷射混凝土是隧道工程的外层支护，是防排水的第一道屏障，也是隧道施工生产的重要一环，对其施工质量的控制是一项长期的任务。在施工过程中，应该不断总结经验，适时调整施工工艺，以期不断提高喷射混凝土施工质量。
参考文献
[1] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社，2003
[2] 宋秀清.浅析隧道喷射混凝土施工质量控制.甘肃科技，2009.3
[3] 王采成.客运专线隧道工程喷射混凝土施工质量控制的研究，建材世界，2011.2
【关键词】 隧道工程，喷射混凝土，质量控制，施工
【Abstract】Shotcrete is a type of structure material that commonly used in composite lining of tunnel engineering， its quality will directly influence the whole tunnel’s structure stress， safety and durability.Therefore，to control the shotcrete construction quality in the tunnel is conducive to better meet the technical characteristics of tunnel engineering.Shotcrete construction quality， mainly depends on the strength of shotcrete， the injection of strata and the bond strength， depth and smoothness etc..
【Keyword】Tunnel engineering，Shotcrete，Quality control，Construction
前言
随着我国交通事业的不断深入推进，加大对基础设施建设的投入仍然是拉动内需的必要选择之一。而在建设浪潮中，隧道里程也在日益增加。目前，隧道工程符复合衬砌支护中普遍采用喷射混凝土技术，它的质量好坏将直接影响后续工序施工质量的优劣及整座隧道结构受力和使用功能。
1. 喷射混凝土的作用
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混凝土拌料以适当的压力高速喷射到岩面并迅速凝固成一层水泥石的支护结构，从而对围岩起到支护作用。
喷射混凝土的作用可分成两个阶段：在水泥石形成过程中（初期阶段），我们可以把喷射混凝土看作是柔性支护结构，为水泥充分水化及围岩变形应力的释放提供空间和时间；当喷射混凝土达到一定强度后，把钢拱架、系统锚杆及喷射混凝土组成的支护体系看作刚性结构，用来控制围岩变形，达到保护和发挥围岩自承能力的效果。
2.喷射混凝土施工质量控制
现代隧道施工对成本投入、技术性能及工期等要求越来越高，而高质量的喷射混凝土在满足技术要求的同时，能减少施工成本，还能合理缩短施工工期。喷射混凝土支护工程的质量，主要取决于喷射混凝土的强度，喷射混凝土与岩面的粘结力，喷射混凝土的厚度及平整度等因素，因此，对这些因素的控制，在喷射混凝土施工质量控制过程中显得尤为重要。
2.1 喷射混凝土强度控制
喷射混凝土的强度是一个反映喷射混凝土支护质量全貌的指标。喷射混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及粘结强度等。在具体检测中一般主要检测喷射混凝土的抗压强度，因为抗压强度是表示其物理力学性能和耐久性的一个综合指标。
喷射混凝土的强度既受原材料质量的影响，也受施工工艺和养护条件等的影响。
2.1.1 原材料选择
作为制备喷射混凝土的原材料，具有一般性，又具有特殊性，其特殊的地方在于，既要满足喷射混凝土的施工工艺要求，又要符合隧道内结构的受力特点及各种掺合物之间的相容性。
（1）水泥
水泥的品种和标号是影响砂浆强度的重要因素。我国隧道工程喷射混凝土一般选用普通硅酸盐水泥P.O 42.5，它不仅与速凝剂具有较好的相容性，而且强度高，抗渗性和耐久性好，早期强度也高，是使用于喷射混凝土的理想胶凝材料。
（2）细骨料
喷射混凝土宜选用细度模数大于2.5的坚硬耐久的中粗砂，或平均粒径为0.35～0.50 mm的中砂或平均粒径大于0.50 mm的粗砂。不宜采用细砂，因为细砂能加剧喷射混凝土的收缩，同时其中也含有较多的微小颗粒，喷射时容易悬浮在空气中，恶化洞内作业环境，危害作业人员的健康。
（3）粗骨料
喷射混凝土一般选用卵石或碎石作为粗骨料。卵石颗粒强度高于碎石，其表面光滑，有利于喷射料在管道中的输送，但卵石光滑的表面不利于与砂浆的粘结；碎石表面粗糙多棱角，利于在喷射时嵌入砂浆层内，提高了砂浆与粗骨料间的粘结力。
大多数工程选用碎石作为喷射混凝土的粗骨料，考虑到管道内径及回弹量的控制原因，碎石粒径为5～16 mm最佳。
（4）速凝剂
速凝剂是影响喷射混凝土最终强度的一个重要因素，其掺量一般控制在水泥掺量的2%～4%。在施工过程中，速凝剂要求搅拌均匀，如若不然，会导致水泥石结构不均质，从而降低喷射层的支护能力和抗渗能力。速凝剂搅拌不均还会导致喷射层成片的脱落。
2.1.2 配合比设计
良好的骨料级配能提高混凝土结构的匀质性和各部位强度的均衡性。合理的配合比是保证喷射混凝土施工质量的前提。以合福客专北山隧道C30喷射混凝土为例（如表1）。
采用以上配合比施工的喷射混凝土，经钻芯取样后，混凝土1d抗压强度为11.32 MPa，28d抗压强度为32.46 MPa，其抗渗性和耐久性均能达标。
2.1.3 回弹量控制
相比干喷、潮喷及混合喷等喷射方式而言，湿喷能很好控制混凝土的回弹量，大大降低作业环境中的粉尘浓度，且混凝土密实性好。如果做到以下几点，那么将会把喷射混凝土回弹量控制在合理范围内（边墙<15%，拱部<25%）。 ① 合理的配合比设计。在满足混凝土强度、耐久性前提下，混凝土的用水量不宜过小，碎石粒径不宜过大。
② 稳定的风压、水压。风压过大会造成喷射速度过快，反弹量增加，但混凝土密实性较高；风压过小，虽然可以减少回弹量，但混凝土密实性较差，影响混凝土强度和抗渗性等。
③ 合适的喷射角度、距离及一次喷射厚度。这三点与喷射手的操作和经验密不可分。
2.1.4 养护
喷射混凝土施工后不久，混凝土内部开始水化反应，水分开始蒸发散失，散失的速度与其周围空气的温度和相对湿度以及风速有关。为使水化作用充分进行，一般在喷射混凝土终凝2 h后进行洒水养护，不少于14 d，洒水频率应根据现场环境诸多因素做适当调整。
2.2 喷射混凝土与岩面的粘结力
喷射混凝土抗压强度的高低，只能说明混凝土结构本身的质量好坏，它与岩面相粘结才能达到喷射混凝土与岩层“共同作用”的目的，这是喷射混凝土支护的一个重要特点。岩层表面的粉尘或灰土，把喷层与岩面隔离开，降低了喷射混凝土与岩层的粘结力。因此，在喷射混凝土之前，应认真清洗岩层表面，确保喷射混凝土与围岩之间有足够的粘结力，从而形成共同支护体系，提高支护能力。
2.3 喷射混凝土厚度控制
合理的喷射混凝土厚度，是综合考虑安全及经济因素之后得出的结果。喷射混凝土应该达到设计厚度和规范允许误差范围内，喷射混凝土厚度可用埋钉法和短钎凿孔法控制。
2.3.1 埋钉法
对初支内无拱架的支护类型，隧道沿纵向3 m，环向2 m埋设厚度标志，并用钢丝连接以便操作人员检查；初支内有拱架时，一般在每节拱架上环向2m焊接2～3cm钢筋头作为厚度标志。
2.3.2 短钎凿孔法
混凝土喷射完毕后，以纵向每10延米，环向3m用短钎凿孔，此时会对喷射混凝土厚度、密实度有直观了解，若不满足设计要求，应及时做出补救措施。
以上两种方法的应用，为喷射混凝土的厚度控制提供了“双保险”。
2.4 喷射混凝土平整度控制
平整度是喷射混凝土的“门脸”，是给人直观感受的最后一道坎。好的平整度，不仅给人以美的视觉享受，而且还为防水卷材的铺设提供一个平整基面，防水板能与基面密贴，二次衬砌空洞率大大下降。
喷射混凝土平整度影响因素众多，波动性较大，归纳起来主要是开挖面不圆顺、混凝土质量不稳定、工艺操作不科学等方面的原因，要做到对各个环节都控制好，是一个理论与实践相结合的过程，得到一个合理的施工参数，最终有效指导施工。
2.4.1 开挖爆破
隧道开挖爆破是隧道工程所有工序的基础作业。爆破效果好，轮廓圆顺，会省去很多后续处理环节，从经济角度出发也是合理的。但有时一味追求进度指标，常常会忽略掉对开挖爆破的控制措施。这会带来些许不必要的麻烦，如超欠挖厉害，造成混凝土消耗量增大或是二次衬砌厚度不足甚至侵入建筑界限，影响后期运营安全。
所以，良好的开挖爆破效果是保证经济投入少，安全性能高的重要一项内容，更是能确保初支平整的最有效手段。
2.4.2 混凝土质量控制
高质量的喷射混凝土是从原材料选择、混凝土配合比设计、搅拌及运输等多方面条件入手控制。前面已简述，这里不再赘述。
2.4.3 操作工艺
喷射手的经验和技术直接影响喷射混凝土的质量，所以喷射手上岗前必须经过专业培训，合格后方可上岗操作。喷射完成初凝后，人工用刮铲及时进行修正，刮除凸起。并用靠尺检查平整度，确保外观平顺美观。
合福客专北山隧道通过以上措施对喷射混凝土进行质量控制，取得了不错的效果。
结语
喷射混凝土是隧道工程的外层支护，是防排水的第一道屏障，也是隧道施工生产的重要一环，对其施工质量的控制是一项长期的任务。在施工过程中，应该不断总结经验，适时调整施工工艺，以期不断提高喷射混凝土施工质量。
参考文献
[1] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社，2003
[2] 宋秀清.浅析隧道喷射混凝土施工质量控制.甘肃科技，2009.3
[3] 王采成.客运专线隧道工程喷射混凝土施工质量控制的研究，建材世界，2011.2