隧道初支喷射砼超耗原因分析与应对措施

发布时间:2024-04-01

隧道初支喷射砼超耗原因分析与应对措施

隧道施工材料超耗主要体现在混凝土方面，其中隧道初支喷射混凝土超耗是主因，其占超耗混凝土的70%以上。而初支喷射混凝土单价比隧道其它混凝土高出不少。因此，喷射混凝土超耗控制水平是隧道施工成本控制的关键，直接决定项目经营的成败。

本人曾在施工一线施工18年，亲身参与过16座隧道施工，历经测量员、技术员、质检工程师、总工程师和项目经理等岗位。结合自己的亲身经历和体会，浅谈一下隧道初支喷射砼超耗原因与控制措施，纯属个人看法，仅供同行参考。

第一部分  原因分析

造成初支混凝土超耗原因主要有四个方面，分别是预留变形量过大、爆破超挖、喷射回弹量过大和现场管理缺失。

（一）预留变形量过大

（二）爆破超挖影响

1.爆破方案不具备操作性

方案编制人员对爆破工艺不熟悉，生搬硬套其它项目的“标准版本”，导致编制的方案缺乏操作性、指导性，仅仅是为了完成方案审批程序、获得同意开工目的。因此，现场爆破时基本上依靠施工队伍的爆破工来进行设计，爆破工的水平最终就体现了项目部的爆破水平。

2.施工队伍的开挖“宁超勿欠”、片面追求进度等做法

同时，施工队伍片面追求单循环开挖进尺最大化，开挖轮廓线受周边眼外插角客观影响，开挖进尺越大、理论上超挖率越大。

【施工队伍虽然出现了超耗混凝土，但如果能从仰拱等其它地方进行“弥补”，避免了项目部对其的合同超耗扣款，对施工队伍来说并没有损失，那么将导致施工队伍开挖“宁超勿欠”、一味追求进度的重要原因。】

3.周边眼的间距和外插角控制不到位

4.测量控制不到位

实际施工中，都是钻孔人员凭着自身经验去控制开挖轮廓及炮孔间距和角度，没有精确测量、布眼定位，导致爆破存在较大误差，最终形成大量的超挖。

5.炸药用量控制不到位

主要是对围岩地质情况判断不清，药量控制不到位，爆破时松动周边围岩，在排险过程中过度排险导致超挖，出现欠挖时，补炮对围岩造成二次扰动和超挖。

6.爆破参数未调整

因爆破方案不具指导性，失去比对复盘分析意义。同时，现场未及时、准确地收集地质围岩情况和爆破效果，未能形成具体的支撑参数依据，围岩变不变化基本都是同一个参数，“一招打遍天下”，导致超欠挖严重。

（三）回弹量过大

1.混凝土质量控制不好

初支喷射混凝土的原材料和施工配合比未严格控制，降低了混凝土品质的稳定性，导致到喷射施工作业点的混凝土质量差，加之未有及时根据实际情况有效调整到位，仅仅从塌落度上片面找原因，未综合砂率、水灰比、细度模数、级配等其它因素。

2.速凝剂的质量与掺量控制不到位

速凝剂对喷射混凝土影响很大，其自身质量好坏直接关系到掺量及喷射效果，速凝剂掺量控制不到位，导致回弹量增加致使超耗。

3.喷射混凝土操作工艺影响

喷射作业时的距离、角度、喷射顺序等，都会影响到喷射回弹的效果，参数控制不好，导致混凝土回弹增加。同时，在II、III级围岩中，缺乏钢支撑、钢筋网等支撑骨架，喷射的混凝土容易脱落，造成浪费。在IV、V级围岩中，钢拱架的间距过大和一次喷射厚度过厚带来的脱落，也会影响到喷射混凝土回弹效果。

（四）现场管理缺失

1.项目部管理人员普遍年轻化，专业知识储备不够，现场施工经验缺乏，爆破技术方案未能吃透，现场监理人员也存在技术能力上的不足，无法形成现场的有效管理。有些项目甚至出现“以包代管”情形，项目部对作业现场的管理形同虚设，全依靠作业队伍。

2.作业班组责任心不强、操作水平较差，导致爆破钻孔、装药、喷射混凝土等工序环节操作不到位，造成超挖超耗。

3.作业工序控制不到位。超前支护（如超前小导管、超前锚杆）未注浆，或注浆效果不好且未达到浆液凝固时间，爆破用药量过大，加之围岩裂隙发育、较为松散，容易导致开挖轮廓沿着超前支护的轮廓成型，甚至出现局部坍塌，造成超挖。

当然，影响混凝土超耗的原因还有其它方面，比如地质围岩裂隙发育带来的自稳性差，地下水丰富影响喷射混凝土粘结效果等等。

（1）做好光面爆破技术参数的选择。一是根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线；二是严格控制周边眼的装药量，采用合理装药结构，尽量使炸药沿炮眼孔深均匀分布；三是周边眼宜使用小直径药卷和低猛度、低爆速的炸药；四是采用毫秒微差有序起爆。

（2）合理设计工作平台。工作平台的工人操作空间要结合炮眼布设方案，人性化设计，尽量减少人的操作不便带来的钻孔间距和角度过大误差，使爆破设计方案真正落地。

3.做好爆破施工过程控制

（1）保证钻孔精度。炮孔布置要严格按照方案放样布设，严格控制炮孔的角度（尤其是周边眼外插角），根据掌子面凹凸程度调整炮眼深度以保证炮眼底在同一平面上。

（2）严格控制装药精度。做好周边眼不耦合装药，药卷与pvc管或竹片一定用胶带固定到位，装药后做好炮孔封堵。

（3）做好导爆索链接。

（4）做好动态调整。光面爆破效果受多种因素影响，客观上包括岩石岩性类别、强度，结构整体性、节理与层理、地下水等地质因素，以及地下水渗透或涌水情况，爆破参数应进行设计动态调整。每一循环爆破作业都要根据上一循环爆破效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，以达到最佳效果。这往往是工作上难点，需要技术与管理人员扎根一线，持之以恒。

4.做好喷射混凝土回弹控制

（1）抓好混凝土原材料的质量。各种原材料进场前一定要严格做好试验检测工作，进场后做好抽样检测。尤其是速凝剂，速凝剂质量是控制喷射混凝土回弹量的重要因素之一，过程100%抽检。

（2）研发喷射混凝土专用外加剂。目前速凝剂普遍采用的是聚羧酸减水剂，若能研发出新型的高效速凝剂，如水溶性复合减水剂等，主要具备超塑化、高保坍、高增强、低收缩的特点，从而有效地降低喷射混凝土的回弹量，降低超耗。

（3）研发具有喷射 移动支挡的专用机械设备。在目前常用的自行式机械臂喷射专用车的基础上，增加可伸缩调整的机械臂 外模面，一方面保证喷射混凝土功能，另一方增加可移动调整的临时支挡，可大大减少回弹。目前国内尚未看到这种设备，但从施工机械装备研发难度上应该容易实现，装备的研发成本也不高（远低于超耗带来的损失）。

（4）优化设计配合比。一是选用合适的集料与水泥比例，严格控制水泥用量、砂率；二是优化水胶比；三是选用合适的速凝剂掺量，并做好速凝剂相容性的试验。

（5）做好喷射混凝土操作工艺。一是控制好喷嘴与喷射岩面的喷射角度，这是影响喷射质量最重要的因素，施工过程中角度控制要根据不同部位及时调整，如边墙控制在15°~30°；拱腰控制在30°左右；拱顶控制在70°~90°；在挂网钢筋和超挖不规则岩面时要随时调整喷射角度，以保证喷射混凝土密实。二是控制好喷射距离，正常的混凝土喷射距离为0.8-1.2m左右，保证合适的冲击力以满足喷射混凝土的粘结和密实要求。三是做好速凝剂掺量调整，应根据不同喷射部位和坍落度大小，及时调整速凝剂掺入量，速凝剂掺量过高或过低都会造成喷射混凝土回弹量的增加。四是做好喷射顺序及喷射速率控制，应从边墙开始，分左右两侧对称、有规律的地向拱顶进行喷射，采用多层薄层喷射，而不是由一次性全厚度喷射。

（6）喷射前用喷嘴压缩空气将喷射面松散的浮石和岩碴等清除，喷射面有裂隙水时应先做好治水工作，增加混凝土的有效粘结。

5.加强管理控制措施

（1）加强管理和作业人员培训，提高全员责任意识。一是对管理人员进行各项初支消耗控制措施的专题培训和考核，只有提高了我们管理人员的专业水平；二是强化施工技术交底，尤其是第三级交底，交底不得流于形式，这样才能将各项制定的措施落实到现场施工中。

（2）成立管控小组，定人、定岗、定责，严格按制定的措施管控、落实到位。

综上所述，我们从三个方面来加强管控，一是合理制定并落实爆破方案，建立动态调整机制，过程中做好分析总结、通过复盘持续改进；二是做好配合比优化调整，严把控混凝土原材关，及时分析调整，采用新材料、新设备来加强喷射混凝土质量；三是加强管理措施，加强管理及施工人员的培训，制定合理的奖罚机制，提高管理及施工人员的责任意识，确保各项降耗措施落实到位。