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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。
2 喷射混凝土的施工质量控制
2.1喷射混凝土原材料质量要求
（1）水泥应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥；在软弱围岩中宜选用早强水泥。
（2）粗骨料为防止喷射混凝土过程中堵塞管道，减少回弹量以及保证混凝土支护结构的强度，粗骨料应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径一般不大于15mm。
（3）细骨料为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，细骨料应用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般应大于2.5，含水量宜控制在5%～7%。
（4）水为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，以及确保混凝土的强度和稳定性，水质应符合工程用水的有关标准。不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结核硬化的有害物质的水。
（5）外加剂喷射混凝土使用的外加剂只要是速凝剂，用采用符合质量要求、并对人体危害性很小的外加剂。在选用外加剂之前，应做速凝剂与水泥的相容性检测及水泥净浆凝结效果检测。所采用的速凝剂应保证初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，应注意外加剂的存放，使其保持干燥，防止受潮变质。
为使喷射混凝土在输送管道中的顺畅和喷射后密实性高，粗细骨料级配应符合有关规范标准，宜控制在表1的范围内。
2.2喷射混凝土配合比的确定
根据大量工程实践并结合有关技术规范，喷射混凝土配合比应满足一下要求：
（1）干集料中水泥与砂石重量比：干集料中水泥与砂石重量比一般控制在1：4～1：4.5；每m3干集料中水泥用量宜控制在375～400kg。这种配合比能满足喷射混凝土强度，且回弹量较少。
（2）含砂率：含砂率一般应控制在14%～55%。实践证明，低于45%时易造成堵管，且回弹量大；高于55%时强度降低，收缩加大。需特别强调的是喷射混凝土中不宜采用细砂，它会影响混凝土强度，增加收缩开裂等。
（3）水灰比：水灰比一般以0.40～0.45为宜，否则强度降低、回弹量增大。
通过工程实践验证，喷射混凝土的配合比采用表2所列的配合比较为适合，且能保证质量。
（4）速凝剂：速凝剂一定要由效果试验来确定其最佳掺量值，并要求达到各龄期的设计强度。一般情况下，实际使用时拱部可用2%—4%、边墙可用2%的速凝剂掺量，通过试验适当调整即可达到最佳掺量。
通过试验确定合理而适当的配合比，必须满足喷射混凝土工艺的设计要求，即易喷射、不易堵管、减少回弹量和粉尘，同时要求质量好、强度高、密实性高以及达到其它物理力学指标等。
3 喷射混凝土施工技术要求
（1）严格掌握配比规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷射时应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无滑落流淌现象。
（3）为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，喷射时应分段、分部、分块进行，分段长度不应超过6m，分部为先下后上，分块大小为2m×2m，并严格按先墙后拱、先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土滑动或脱落现象的发生。
（4）掌握喷嘴与受喷面的距离和角度。喷嘴至岩面的距离为0.8-1.2m，过大或过小都会增加回弹量；喷嘴与受喷面垂直，并微微偏向刚喷射的部位（倾斜角不宜大于10°）；对于喷射面凹陷处应先喷和多喷，而凸出处应后喷和少喷。
（5）喷射时喷射机喷嘴需要对受喷岩面做均匀的顺时针方向的螺旋形移动前进，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20-30cm，以使混凝土喷射密实，也可以采用S形往返移动前进。
（6）应根据喷射情况调节好风压和水压。过大的风压会造成喷射速度太高而增大回弹量，损失水泥；风压过小会使喷射力减弱而造成混凝土密实性差。可结合输料管长度参考表3调节风压。
为保证高压水能从喷头处内壁小孔高速射出，把干拌和迅速拌均匀，水压应稍高于风压。一般水压应比输料管的压力至少高1.0～1.15MPa，同时要求供水系统的水压不应大于4.0MPa，供水系统水压不足时，需要采用压力水箱提供稳定的水压。
（7）若设计喷射混凝土较厚，喷射作业应分层进行，分层喷射时，一般分2～3层喷射。一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现裂纹而引起大片塌落；一次喷射太薄，大部分骨料会回弹，使受喷面上仅留下一层薄薄的混凝土或砂浆，影响工程质量。一般情况下的一次喷射厚度为（当不掺速凝剂时）：边墙是2～7cm，拱部是3～4cm；当掺速凝剂时，边墙是7～8cm，拱部是5～6cm。
（8）分层喷射的合理时间间隔应根据水泥品种、速凝劑种类及掺量、施工温度和水灰比等因素，并视喷射的混凝土终凝情况而定。分层喷射一般要求在初喷混凝土终凝以后，再进行复喷。当间隔时间较长时，复喷前应将初喷混凝土表面清洗干净，且复喷时应将凹陷处进一步找平。
（9）为使水泥充分水化，使喷射混凝土的强度均匀增长，防止或减少混凝土的收缩开裂，喷射后需要有良好的养护，应在其终凝1～2h后进行洒水养护，养护时间一般不少于7天。
4 结束语
由于喷射混凝土技术具有节约材料、节省劳动力、功效高、费用低、效果好等特点，它除了应用于隧道、地下隧道工程外，还广泛应用于地面工程的路堑边坡防护与加固、基坑防护、结构补强及矿山、水利、铁道等工程的施工中。随着施工工艺的改进，新的功能更加完美的喷射机的研发和使用，喷射混凝土作为一种新型材料、新型支护结构和新的施工技术具有更加广泛的发展前景。
参考文献：
[1]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）
[2]《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003J287-2004）
[3]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001
【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。
2 喷射混凝土的施工质量控制
2.1喷射混凝土原材料质量要求
（1）水泥应优先采用普通硅酸盐水泥，也可采用矿渣硅酸盐水泥；在软弱围岩中宜选用早强水泥。
（2）粗骨料为防止喷射混凝土过程中堵塞管道，减少回弹量以及保证混凝土支护结构的强度，粗骨料应采用坚固耐久的碎石或卵石，粒径一般不大于15mm。
（3）细骨料为保证喷射混凝土的强度和减少施工作业时的粉尘，以及减少混凝土硬化时的收缩裂纹，细骨料应用坚硬耐久的中、粗砂，细度模数一般应大于2.5，含水量宜控制在5%～7%。
（4）水为保证喷射混凝土正常凝结和硬化，以及确保混凝土的强度和稳定性，水质应符合工程用水的有关标准。不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量超过1%的水，也不得使用含有影响水泥正常凝结核硬化的有害物质的水。
（5）外加剂喷射混凝土使用的外加剂只要是速凝剂，用采用符合质量要求、并对人体危害性很小的外加剂。在选用外加剂之前，应做速凝剂与水泥的相容性检测及水泥净浆凝结效果检测。所采用的速凝剂应保证初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min，应注意外加剂的存放，使其保持干燥，防止受潮变质。
为使喷射混凝土在输送管道中的顺畅和喷射后密实性高，粗细骨料级配应符合有关规范标准，宜控制在表1的范围内。
2.2喷射混凝土配合比的确定
根据大量工程实践并结合有关技术规范，喷射混凝土配合比应满足一下要求：
（1）干集料中水泥与砂石重量比：干集料中水泥与砂石重量比一般控制在1：4～1：4.5；每m3干集料中水泥用量宜控制在375～400kg。这种配合比能满足喷射混凝土强度，且回弹量较少。
（2）含砂率：含砂率一般应控制在14%～55%。实践证明，低于45%时易造成堵管，且回弹量大；高于55%时强度降低，收缩加大。需特别强调的是喷射混凝土中不宜采用细砂，它会影响混凝土强度，增加收缩开裂等。
（3）水灰比：水灰比一般以0.40～0.45为宜，否则强度降低、回弹量增大。
通过工程实践验证，喷射混凝土的配合比采用表2所列的配合比较为适合，且能保证质量。
（4）速凝剂：速凝剂一定要由效果试验来确定其最佳掺量值，并要求达到各龄期的设计强度。一般情况下，实际使用时拱部可用2%—4%、边墙可用2%的速凝剂掺量，通过试验适当调整即可达到最佳掺量。
通过试验确定合理而适当的配合比，必须满足喷射混凝土工艺的设计要求，即易喷射、不易堵管、减少回弹量和粉尘，同时要求质量好、强度高、密实性高以及达到其它物理力学指标等。
3 喷射混凝土施工技术要求
（1）严格掌握配比规定的速凝剂掺量，并添加均匀。喷射时应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无滑落流淌现象。
（3）为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，喷射时应分段、分部、分块进行，分段长度不应超过6m，分部为先下后上，分块大小为2m×2m，并严格按先墙后拱、先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土滑动或脱落现象的发生。
（4）掌握喷嘴与受喷面的距离和角度。喷嘴至岩面的距离为0.8-1.2m，过大或过小都会增加回弹量；喷嘴与受喷面垂直，并微微偏向刚喷射的部位（倾斜角不宜大于10°）；对于喷射面凹陷处应先喷和多喷，而凸出处应后喷和少喷。
（5）喷射时喷射机喷嘴需要对受喷岩面做均匀的顺时针方向的螺旋形移动前进，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20-30cm，以使混凝土喷射密实，也可以采用S形往返移动前进。
（6）应根据喷射情况调节好风压和水压。过大的风压会造成喷射速度太高而增大回弹量，损失水泥；风压过小会使喷射力减弱而造成混凝土密实性差。可结合输料管长度参考表3调节风压。
为保证高压水能从喷头处内壁小孔高速射出，把干拌和迅速拌均匀，水压应稍高于风压。一般水压应比输料管的压力至少高1.0～1.15MPa，同时要求供水系统的水压不应大于4.0MPa，供水系统水压不足时，需要采用压力水箱提供稳定的水压。
（7）若设计喷射混凝土较厚，喷射作业应分层进行，分层喷射时，一般分2～3层喷射。一次喷射太厚，在自重作用下，喷层会出现裂纹而引起大片塌落；一次喷射太薄，大部分骨料会回弹，使受喷面上仅留下一层薄薄的混凝土或砂浆，影响工程质量。一般情况下的一次喷射厚度为（当不掺速凝剂时）：边墙是2～7cm，拱部是3～4cm；当掺速凝剂时，边墙是7～8cm，拱部是5～6cm。
（8）分层喷射的合理时间间隔应根据水泥品种、速凝劑种类及掺量、施工温度和水灰比等因素，并视喷射的混凝土终凝情况而定。分层喷射一般要求在初喷混凝土终凝以后，再进行复喷。当间隔时间较长时，复喷前应将初喷混凝土表面清洗干净，且复喷时应将凹陷处进一步找平。
（9）为使水泥充分水化，使喷射混凝土的强度均匀增长，防止或减少混凝土的收缩开裂，喷射后需要有良好的养护，应在其终凝1～2h后进行洒水养护，养护时间一般不少于7天。
4 结束语
由于喷射混凝土技术具有节约材料、节省劳动力、功效高、费用低、效果好等特点，它除了应用于隧道、地下隧道工程外，还广泛应用于地面工程的路堑边坡防护与加固、基坑防护、结构补强及矿山、水利、铁道等工程的施工中。随着施工工艺的改进，新的功能更加完美的喷射机的研发和使用，喷射混凝土作为一种新型材料、新型支护结构和新的施工技术具有更加广泛的发展前景。
参考文献：
[1]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）
[2]《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003J287-2004）
[3]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001