雀儿山隧道冬季湿喷混凝土施工技术研究★

杨普新 陈四来

(1.四川交通职业技术学院，四川 成都 610000； 2.四川俄岗公路工程建设有限责任公司，四川 成都 610000)



·施工技术·

雀儿山隧道冬季湿喷混凝土施工技术研究★

杨普新1陈四来2

(1.四川交通职业技术学院，四川 成都 610000； 2.四川俄岗公路工程建设有限责任公司，四川 成都 610000)

从原材料选取、配合比设计、加热保温方案三方面，阐述了雀儿山隧道冬季湿喷混凝土的施工技术，并阐述了喷射工艺参数、厚度、密实度、平整度的控制措施，有利于确保该隧道的冬季施工质量。

隧道，混凝土，喷射工艺，养护管理

1 工程概况

雀儿山隧道位于四川省甘孜州德格县境内，为国道G317线(川藏北线)控制性工程。隧道全长7 079 m，进口设计高程4 377.01 m，出口设计高程4 232.83 m，是当今世界上海拔最高的公路隧道。雀儿山隧道冬季漫长(一般情况下从本年11 月初至来年3月31 日)。隧址区年平均气温在-0.7 ℃，年极端最低气温为-36.2 ℃。

雀儿山隧道初期支护采用的是C25喷射混凝土。在高寒高海拔地区公路隧道中的喷射混凝土施工中关键就是要保证喷射混凝土的强度及抗冻耐久性和抗渗耐久性。雀儿山隧道中主要从四个方面入手：

一是加强喷射混凝土的配合比；二是施工过程中的加热、保温方案；三是加强喷射混凝土的施工过程中的工艺和质量控制；四是加强养护管理。

2 喷射混凝土的原材料要求及配合比选定

2.1 原材料要求

1)水泥。所用水泥为四川洪雅西南水泥有限公司生产的P.O42.5R型水泥。2)粗集料。粗集料为当地轧石场生产的花岗岩碎石。5 mm～16 mm连续级配，其压碎值、针片状颗粒含量、含泥量均满足规范要求。3)细集料。要采用连续级配、坚硬耐久、颗粒洁净、细度模数宜大于2.5，其含泥量不大于5.0%。雀儿山隧道采用粒径小于4.75 mm的机制砂,细度模数为2.9。4)速凝剂。常用的速凝剂掺量范围为2%～6%，要求初凝不大于5 min，终凝不大于10 min。5)水。应采用清洁的可饮用水。6)粉煤灰。将粉煤灰掺入到混凝土中，对提高混凝土的密实度、改善混凝土的耐久性，降低水化热，抑制碱—骨料反应等具有一定的作用。粉煤灰的活性发挥主要在后期，对混凝土前期强度贡献较小。选取的粉煤灰的技术等级为Ⅰ级。7)矿渣微粉。粒化高炉矿渣经干燥、磨粉、达到适当细度的粉体称为矿渣微粉。矿渣微粉作混凝土的掺合料对混凝土抗渗性有较大的提升，能抑制氯离子向混凝土中渗透，使用矿渣微粉等量取代部分水泥时可以降低混凝土用水量，提高混凝土的强度和耐久性。选取的矿渣微粉的技术等级为S95级。

2.2 配合比

喷射混凝土的基准配合比设计优化是其配合比设计方法的第一个阶段，主要以机制砂为重点的混凝土原材料进行研究，确定满足工作性能和力学性能的基准配合比。水灰比的范围在0.4～0.5之间；用水量在掺加减水剂前选取范围220 kg/m3～243 kg/m3，掺减水剂后的用水量选取范围为190 kg/m3～210 kg/m3(减水剂的减水率取14%)；速凝剂掺量范围为2%～6%；砂率选取范围为55%～65%。在此基础上结合隧道抗冻性和抗渗性能要求，再确定掺加粉煤灰—矿渣微粉复合型矿物掺合料的合适掺量。

经过反复研究和试验，最终确定混凝土的配合比为：水泥∶粉煤灰∶矿渣微粉∶机制砂∶碎石∶减水剂∶速凝剂∶水=317∶105∶41∶925∶765∶4.53∶18.13∶204。

3 湿喷混凝土施工的加热保温方案

湿喷混凝土施工过程见图1，要求喷射到受喷面的混凝土的温度不小于5 ℃。若要保证喷射时混凝土的温度，需先保证混凝土拌制后的温度。

3.1 混凝土拌制过程控制温度方案

拌和站、砂石材料仓均采用10 cm厚的彩钢板包裹，内部安装2台8 t的燃煤锅炉，在料场每个料仓布设循环热水地暖。在彩钢房靠近砂石料仓的墙壁上安装散热片，1台锅炉用于对砂石等原材料进行地温加热和提高棚内温度，使砂子不产生结块现象，同时保持棚内温度在10 ℃以上；另1台锅炉用于加热混凝土的拌和用水，控制水温在60 ℃左右。拌和站接料斗外侧、砂石料棚后侧均装有棉帘子，供混凝土运输车、砂石料车及钢筋运输车进出。

3.2 喷射混凝土施工过程中的加热保温

施工前先测施工点的岩体表面温度和施工点的气温，当温度低于5 ℃时，采用电暖气对岩体表面进行加热，直至岩体表面温度和气温均大于5 ℃时，再进行喷射混凝土的施工作业。作业完继续保温一段时间，直至混凝土的强度大于6 MPa时，才可解除保温措施。加热时采用8 kW辐射式电暖气进行加热。

4 施工过程中的工艺和质量控制

4.1 喷射工艺参数控制

喷射工艺参数的控制也是喷射混凝土施工中的一项关键技术，喷射压力、喷射角度以及喷射距离等都是对喷射混凝土施工有重要影响的参数。喷射工艺参数不仅影响喷射混凝土的强度，而且还影响对喷层厚度的控制。

喷射混凝土时须严格控制好喷射压力，压送压力过高和过低都会导致回弹率增加。如果压送压力过低，混凝土自捣固的效果不足，回弹率增加。为降低喷射回弹量，湿喷混凝土的喷射压力一般控制在0.3 MPa～0.6 MPa。喷枪与喷射面的距离间隔一般以1.0 m～1.5 m为宜。

4.2 喷射厚度控制

如果喷射混凝土的厚度达不到设计要求，起不到控制围岩过度变形的作用，会引起喷层开裂和剥落，以至影响工程的安全使用。影响喷射混凝土厚度的因素主要有：

1)回弹率：隧道拱部喷射混凝土时回弹率大，施工操作难，导致拱部混凝土喷层经常达不到设计厚度。为了防止这种情况的出现，拱部的喷射混凝土可以采用模喷的办法来施工。

2)加强施工管理。施工过程中可通过埋设标志来控制喷射混凝土的厚度，以确保最小厚度满足设计要求。根据《公路工程质量检验评定标准》的规定频率加强对喷射混凝土的厚度检测。

4.3 密实度控制

初期支护背部与围岩之间如果存在空洞，初期支护与围岩将无法共同作用，极大的影响隧道的安全使用。密实度的控制主要包含两个方面：一是对于超挖引起的孔洞的回填，应采用模筑混凝土或喷射混凝土进行回填密实，坚决杜绝使用干砌片石及其他填充物进行回填。二是喷混凝土时应注意喷射角度及风压做到密实、无空洞，尤其是钢拱架背后要特别注意。

4.4 平整度控制

喷射混凝土的表面平整度直接关系到防水板的铺设质量、二衬混凝土与初期支护之间的空洞率等质量问题。保证平整度合格最基本的措施是光面爆破参数设计合理，保证光面爆破效果。在光面爆破效果良好的基础上，喷射混凝土过程中应做到喷射厚度均匀一致，这样平整度方可满足要求。如果开挖轮廓线超欠挖严重，对欠挖部位及时进行处理。

5 养护管理

强化养护管理是控制喷射混凝土质量的重要手段，养护对混凝土强度质量起着非常重要的作用。在混凝土强度增长期，为使混凝土的水化作用得到充分的进行，保证混凝土的强度、耐久性等技术指标，同时为防止由于干燥而产生裂缝，必须对其进行洒水保湿养护。喷射混凝土在终凝2 h后开始洒水养护，每天洒水养护3次～4次，养护时间不得少于14 d。

6 结语

雀儿山隧道在冬季喷射混凝土施工中严把原材料质量关，加强混凝土配合比的设计研究；施工过程中采取措施对拌和站、原材料及混凝土的喷射施工过程进行加热保温；加强喷射混凝土的施工过程中的工艺和质量控制,后期注意喷射混凝土的养护管理；通过这些措施确保了工程的质量。随着我国公路建设向纵深发展，在高原高寒地区建设的公路项目越来越多，雀儿山隧道初期支护喷射混凝土施工技术为日后的高原高寒地区公路隧道低温混凝土的施工建设有重要的参考与借鉴意义。

[1] 国道317线雀儿山隧道Q2合同段项目部.雀儿山隧道实施性施工组织设计[Z].

[2] 陶 坤，李小龙，李 泉.湿喷混凝土在公路隧道初期支护中的施工技术与质量分析[J].公路，2011(12)：53-55.

[3] 邓尤东.湿喷混凝土技术在隧道施工中的应用[J].山西建筑，2003，29(3)：151-152.

[4] 王清江.隧道湿喷混凝土施工技术[J].国防交通工程与技术，2010(3)：89-91.

Study on winter wet-spraying concrete construction technologies of Que’er mountain tunnel★

Yang Puxin1Chen Silai2

(1.SichuanVocationalCollegeofTraffic,Chengdu610000,China; 2.SichuanEgangHighwayEngineeringConstructionCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

Starting from three aspects of raw material selection, mixing proportion design and heating insulation scheme, the paper illustrates winter wet-injecting concrete construction technologies of Que’er mountain tunnel, and describes injecting technology parameters, thickness, intensity and evenness controlling measures, which will be good for guaranteeing the tunnel winter construction quality.

tunnel, concrete, injecting technology, maintenance management

1009-6825(2017)06-0112-03

2016-12-14 ★：本文系2016年四川交通职业技术学院科技教育发展基金资助项目(项目编号：2016-580-20)

杨普新(1978- )，女，硕士，高级工程师

TU742

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