導(dǎo)語(yǔ)：噴射混凝土在隧道止水加固的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]噴射混凝土是利用高壓空氣，將混凝土通過(guò)管道噴射到受噴面并壓實(shí)、凝結(jié)硬化的混凝土，適用于修補(bǔ)加固工程。文章基于某隧道滲水狀況，采用C25噴射混凝土對(duì)滲水圍巖進(jìn)行了止水加固堵漏作業(yè)，介紹了其設(shè)計(jì)方案及材料要求，并探討施工工藝流程與質(zhì)量控制體系。

[關(guān)鍵詞]噴射混凝土；隧道；止水；加固；堵漏

隨著我國(guó)“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略與“一帶一路”建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，中西部地區(qū)高速鐵路與公路建設(shè)中隧道建設(shè)工程占比越來(lái)越高[1]。隧道能夠克服山川丘陵等障礙，縮短運(yùn)行里程，提高通行舒適性，緩解地上空間，是交通項(xiàng)目建設(shè)的控制性項(xiàng)目[2,3]；隧道建設(shè)中不可避免面臨復(fù)雜地址條件，如特殊圍巖、軟弱破碎帶、巖溶等，尤其是滲水、涌水狀況。噴射混凝土[4]是將膠凝材料、骨料等按一定比例拌制的混凝土拌合物送入噴射設(shè)備，借助壓縮空氣或其他動(dòng)力輸送，高速噴至受噴面形成的一種混凝土，具有凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度發(fā)展速率高、施工工藝簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。相較于常規(guī)止水加固材料，噴射混凝土速凝快硬的特性，能夠?qū)⒈灰r物支護(hù)、包覆、充填、粘結(jié)，一方面可支撐圍巖應(yīng)力，加固開(kāi)挖構(gòu)筑物或受損結(jié)構(gòu)；另一方面可粘結(jié)松散結(jié)構(gòu)、石狀物等，并形成一體穩(wěn)定堅(jiān)固體系，減少介質(zhì)滲漏，被廣泛應(yīng)用于礦井巷道與地下空間、水利電力、建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)與加固等大型工程建設(shè)。

1工程概況

某隧道全長(zhǎng)3.97km，最大埋深約730m，埋深大；隧道沿線工程地質(zhì)條件復(fù)雜，存在順層偏壓、巖溶及巖溶水、巖堆、滑坡等多種不良地質(zhì)，V級(jí)圍巖，屬高風(fēng)險(xiǎn)隧道。隧道施工工程中突發(fā)山間地下水滲漏問(wèn)題（見(jiàn)圖1），預(yù)計(jì)日均涌水量高達(dá)37000m3，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，危害施工安全，需及時(shí)止水加固。項(xiàng)目部實(shí)地勘察后發(fā)現(xiàn)，該涌水問(wèn)題具有以下特點(diǎn)：（1）工程進(jìn)度緊。該隧道為某高鐵控制性工程，滲水問(wèn)題嚴(yán)重危害施工質(zhì)量與安全性，制約施工進(jìn)度。（2）涌水量大。日平均涌水量大，若不能妥善處理，將影響現(xiàn)有隧道附屬結(jié)構(gòu)安全，存在危害山體穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)。（3）初支、二襯施工相關(guān)材料與設(shè)備齊全?，F(xiàn)場(chǎng)有制備噴射混凝土相關(guān)的材料與設(shè)備，能準(zhǔn)確定位滲水部位，可開(kāi)展倒流輸水任務(wù)。鑒于此，擬采用噴射混凝土對(duì)滲水部位進(jìn)行止水加固處理，制定了止水加固設(shè)計(jì)方案及材料要求，并探討施工工藝流程與質(zhì)量控制體系。

2噴射混凝土制備

2.1原材料。2.1.1水泥。水泥采用華新秭歸P•O42.5水泥，其性能見(jiàn)表1。2.1.2粉煤灰。粉煤灰產(chǎn)自大唐石柱電廠，為F類II級(jí)粉煤灰，其性能指標(biāo)見(jiàn)表2。2.1.3摻合料。摻合料為蘇博特產(chǎn)SBT-HDC（II）噴射混凝土納米摻合料，其平均粒徑采用體積平均粒徑，采用透射電鏡測(cè)試，性能見(jiàn)表3。2.1.4速凝。速凝劑為蘇博特產(chǎn)SBT-N(II)液體速凝劑（無(wú)堿型）。2.1.5骨料。骨料產(chǎn)自重慶巫山縣兩坪鄉(xiāng)采石場(chǎng)，其中，細(xì)骨料為機(jī)制砂，石粉含量為8%，細(xì)度模數(shù)為2.8；粗骨料為5mm~10mm小石子，孔隙率為44%。2.2噴射混凝土配合比與性能止水加固采用的C25噴射混凝土配合比見(jiàn)表5，力學(xué)性能見(jiàn)表6。

3施工工藝與質(zhì)量控制

3.1施工工藝。在施工過(guò)程中，采用噴射混凝土止水加固施工主要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)：首先，針對(duì)圍巖無(wú)壓裂隙水，根據(jù)地勘資料與超聲探測(cè)儀測(cè)試結(jié)果，確定裂隙水滲水徑流量與位置，制定系統(tǒng)止水加固方案。其次，根據(jù)止水加固方案，定位打設(shè)導(dǎo)水管，防止基層界面出現(xiàn)滴水、滲水和涌水等情況，處理基層界面。再次，制備噴射混凝土并進(jìn)行施工，利用其速凝早強(qiáng)效果，實(shí)現(xiàn)止水加固效果。最后，采用化學(xué)注漿方式，封閉導(dǎo)水管，達(dá)到完全止水的目的，工藝流程見(jiàn)圖2。3.1.1止水加固方案設(shè)計(jì)。根據(jù)地勘資料，計(jì)算單位裂隙水流量，細(xì)化止水加固材料方案，包括噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、方量，灌漿材料的數(shù)量與配比。利用超聲探測(cè)儀，探明滲水點(diǎn)位置、深度與數(shù)量，計(jì)算所需導(dǎo)流管個(gè)數(shù)、位置、角度。合理布置現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與材料位置，為后續(xù)工序的開(kāi)展制定合理的工序流程。3.1.2導(dǎo)水管定位與打設(shè)。采用超聲探測(cè)儀準(zhǔn)確定位裂隙水滲水點(diǎn)位置，采用顯色標(biāo)記標(biāo)識(shí)開(kāi)孔位置與角度。導(dǎo)水管采用Φ20mm×2.5mm，200mm低碳鋼無(wú)縫鋼管，沿管徑向每間隔25cm開(kāi)5mm圓孔不少于3個(gè)，見(jiàn)圖3。根據(jù)設(shè)計(jì)方案在隧道內(nèi)確定導(dǎo)水孔位置，用開(kāi)孔器（配金剛石鉆頭取芯）按設(shè)計(jì)角度打孔，打孔采用MD-60型錨桿鉆機(jī)，開(kāi)孔直徑50mm，深度至設(shè)計(jì)位置。將孔口鑿平，安裝好4個(gè)膨脹螺絲，而后將橡膠墊圈砸入孔內(nèi)，用膨脹螺絲固定上緊。導(dǎo)水管穿過(guò)橡膠墊圈插入導(dǎo)水孔中，確保裂隙水沿導(dǎo)水管流出，導(dǎo)水管外無(wú)流水，否則重新定位打孔。全部導(dǎo)水管施工完畢后，觀察裂隙水基層上是否存在滴水、滲水和涌水等情況，若存在，增加定位設(shè)置導(dǎo)水管。3.1.3圍巖基層處理。采用切割機(jī)，沿裂隙開(kāi)槽，使裂隙寬度不小于5mm~10mm，深度不小于5mm~10mm。利用風(fēng)鎬設(shè)備，對(duì)基層進(jìn)行鑿毛處理，清除松動(dòng)碎石與碎屑；使用高壓水去除受噴面的巖粉，保證圍層和噴射混凝土連接，改善界面粘結(jié)力。3.1.4噴射混凝土制備。噴射混凝土施工工藝圖見(jiàn)圖4，采用HPS3016S噴射臺(tái)車進(jìn)行施工。噴射混凝土為機(jī)械手噴射施工，設(shè)備應(yīng)由熟練的噴射手操作；為降低回彈量，確保噴射混凝土質(zhì)量，保持風(fēng)壓穩(wěn)定狀態(tài)，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，滿足噴頭處壓力0.1MPa左右，噴機(jī)風(fēng)壓控制0.4MPa~0.5MPa。分段分塊進(jìn)行噴射，自下而上，剛開(kāi)始噴射時(shí)可將混凝土堆砌施工；噴射料束采用螺旋軌跡運(yùn)動(dòng)，一圈壓半圈，呈波形由下而上運(yùn)動(dòng)。噴射料束與受噴面的角度應(yīng)控制在75°~105°，勿超出此范圍。混凝土一次噴射完成，噴射厚度控制在5cm~10cm，平均厚度8cm，且矢弦比不應(yīng)大于1/6。噴射混凝土2h后，應(yīng)進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14d。噴射混凝土施工結(jié)束后，檢查其是否存在密實(shí)、平整，無(wú)裂縫、脫落、漏噴、空鼓及滲漏水現(xiàn)象；對(duì)于空鼓等缺陷區(qū)域，應(yīng)敲掉重新施工。對(duì)已噴好混凝土面，進(jìn)行觀察記錄，拍攝照片及錄相，并詳細(xì)記載其施工狀況，施工后狀況見(jiàn)圖5（a）。3.1.5導(dǎo)水管封堵。封堵材料選用博力康-GP101高性能聚氨酯灌漿料，采用SYB50-45-Ⅱ型液壓注漿機(jī)灌漿。檢查噴射混凝土止水加固效果，確保加固體質(zhì)量良好，無(wú)滲漏狀況，即可準(zhǔn)備灌漿。灌漿先選較低處及漏水量較大的灌漿嘴或接近水源的導(dǎo)水孔，灌漿壓力宜大于地下水壓力0.05MPa~0.1MPa。為使?jié){液擴(kuò)散的范圍更大點(diǎn)，可適當(dāng)提高壓力。灌到不再進(jìn)漿時(shí)，應(yīng)保持壓力穩(wěn)定，以恒壓不吸漿為標(biāo)準(zhǔn)。按經(jīng)驗(yàn)在關(guān)閉閥門后，灌漿壓力再穩(wěn)定保持5min~10min，作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，應(yīng)注意觀察壓力表，防止爆管注意安全。若在灌漿過(guò)程中，在灌孔相鄰導(dǎo)水管出現(xiàn)漏漿情況，可減少進(jìn)漿速度或暫停進(jìn)漿，待漏漿固化后，或采用其它措施后，盡可能短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)灌漿，以免縫內(nèi)漿液凝固影響灌漿質(zhì)量。待漿液凝固后，可將外露的灌漿嘴切除，并用噴射混凝土封填平整、密實(shí)、表面回復(fù)原狀，結(jié)果見(jiàn)圖5（b）。3.2施工質(zhì)量控制。3.2.1噴混凝土質(zhì)量控制。原材料各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，且按品質(zhì)分類存儲(chǔ)；嚴(yán)格控制稱量偏差，水泥、外加劑、水稱量偏差±2%，粗細(xì)骨料±3%；施工前，核查相關(guān)施工機(jī)械工作狀況，噴射臺(tái)車應(yīng)運(yùn)行良好，灌漿機(jī)可穩(wěn)定工作。按噴射混凝土配合比將砂石骨料、水泥與摻合料先干拌30s后，再加入水與減水劑，攪拌120s即得噴射素混凝土；噴射素混凝土工作性保持時(shí)間應(yīng)為60min，入噴射臺(tái)車流動(dòng)度應(yīng)為180mm±20mm，嚴(yán)禁現(xiàn)場(chǎng)加水或減水劑調(diào)整流動(dòng)度現(xiàn)象。噴射施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)凝結(jié)硬化速度，及時(shí)調(diào)控速凝劑用量，可加大速凝劑用量。噴射后，場(chǎng)地清理干凈，并用高壓水清掃受噴面，埋設(shè)厚度標(biāo)志樁，標(biāo)志樁間距為2mm~3mm。3.2.2導(dǎo)水管封堵質(zhì)量控制。灌漿料一次配備數(shù)量，需以漿液的凝固時(shí)間及進(jìn)漿速度來(lái)確定。灌漿機(jī)具、器具及管子在灌漿前應(yīng)進(jìn)行檢查，運(yùn)行正常時(shí)方可使用。灌注結(jié)束后，應(yīng)立即拆除管道并清潔干凈。注時(shí)應(yīng)嚴(yán)密注視灌注機(jī)的工作壓力表，若超過(guò)額定壓力，應(yīng)停機(jī)后再進(jìn)行，若壓力仍居高不下，應(yīng)檢查灌注針頭。灌漿時(shí)，操作泵人員應(yīng)時(shí)刻注意漿液的灌入量，同時(shí)觀察壓力變化情況，一般壓力突然升高可能由于漿液凝固、管路堵塞或漿液注漿填充導(dǎo)水管，此時(shí)應(yīng)立即停止灌注。灌注24h，確認(rèn)不漏即可去掉或敲掉外露灌漿嘴。

4結(jié)語(yǔ)

噴射混凝土具有凝結(jié)硬化迅速，可在3min~10min內(nèi)凝結(jié)硬化；早期強(qiáng)度發(fā)展速度快，3h抗壓強(qiáng)度可達(dá)到3.5MPa，適用于對(duì)凝結(jié)硬化效率要求高的場(chǎng)合，可在無(wú)壓或低壓裂隙水、圍巖滲水等狀況下，實(shí)現(xiàn)可靠的止水堵漏加固效果。施工過(guò)程中，應(yīng)因地制宜，根據(jù)滲水狀況，制定施工工藝流程，調(diào)整噴射混凝土配合比，改善其凝結(jié)硬化進(jìn)程，以實(shí)現(xiàn)對(duì)滲水狀況的及時(shí)處理，保障隧道等地下工程的施工質(zhì)量與安全風(fēng)險(xiǎn)可控。

參考文獻(xiàn)

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作者:趙志軒 趙爽 王偉 曾魯平 喬敏 韓斌 單位:江蘇蘇博特新材料股份有限公司