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隧道濕噴機(jī)械手技術(shù)

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中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司科技創(chuàng)效推廣應(yīng)用技術(shù)名錄
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（一三三）隧道濕噴機(jī)械手技術(shù)
1. 技術(shù)背景
隨著隧道施工技術(shù)的發(fā)展，長大隧道在新建鐵路線路中所占的比例亦逐漸增大，為保證長大隧
道快速安全施工，對隧道的初期支護(hù)提出更高的要求，傳統(tǒng)干噴法已經(jīng)無法滿足隧道施工質(zhì)量、環(huán)
保、職業(yè)健康方面的要求，而且工效較低，采用機(jī)械化噴射混凝土作業(yè)成為噴射混凝土技術(shù)發(fā)展的
一種趨勢，同時(shí)噴射混凝土機(jī)械正向著高效、安全、環(huán)保、實(shí)用和自動(dòng)化方向發(fā)展。目前大長隧道
中采用濕噴機(jī)械手進(jìn)行作業(yè)對保障操作人員作業(yè)環(huán)境，提高施工質(zhì)量具有重要意義。
2. 技術(shù)簡介
隧道濕噴機(jī)械手集行走、泵送和噴射三大功能為一體，在隧道初期支護(hù)噴射砼施工中具有提高
效率、降低回彈率、減少污染、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，噴射效果好，保證了初支的質(zhì)量。
其原理是利用壓縮空氣將按設(shè)計(jì)配合比拌制的噴射混凝土沿著機(jī)械臂輸送至噴頭處，同時(shí)通過
電腦控制摻量添加液體速凝劑與之混合，再用壓縮空氣高速噴射到隧道巖面上，形成初期支護(hù)層。
3. 適用范圍
適用范圍廣，無明顯限制。
4. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1. 施工工藝流程
（1）基本順序是先粗噴、后找平，先點(diǎn)噴、后面噴，先墻部、后拱部，先下后上、以S 曲線移
動(dòng)進(jìn)行噴射。
（2）隧道砼的噴射作業(yè)從兩側(cè)邊墻底部開始噴射，噴射到拱頂中心線位置閉合，完成一環(huán)噴射
混凝土的一次試噴。
（3）多層噴涂、循環(huán)噴射時(shí)，底層砼采用采用大排量粗噴，外層采取小排量細(xì)噴，直至噴射面
光滑平整，達(dá)到更大限度地將砼拌合料以更小的回彈量附于巖面形成壓緊、致密、固化的粘結(jié)層。
4.2. 施工操作要點(diǎn)
混凝土機(jī)械手濕噴混凝土作業(yè)時(shí)，骨料大粒徑、混凝土的和易性、風(fēng)壓大小、巖面整潔度、速
凝劑摻量、一次噴射厚度、操作手經(jīng)驗(yàn)水平、噴射距離、角度、噴射順序、噴頭移動(dòng)等對噴射混凝
土質(zhì)量、回彈都有很大影響。
1、做好噴射前的準(zhǔn)備
為使噴射砼與基底有效粘結(jié)，噴射前應(yīng)先將被噴射表面濕潤，并用噴嘴處的壓縮空氣和水將噴
射面松散的浮石和巖砟等清除，確保噴射面清潔和潮濕；噴射面有裂隙水時(shí)應(yīng)先做好治水工作。
2、硬巖和軟巖巖石面砼噴射
硬巖基底粘結(jié)能力不如軟巖圍巖，在噴射硬巖部位時(shí)底層厚度一定要薄，大面積硬巖部位先用
噴射砼掃底，然后逐漸增加噴層厚度；軟弱巖石部位噴射時(shí)，底層噴射時(shí)可適當(dāng)增加噴厚度。
3、調(diào)整適宜的噴射角度
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（1）噴嘴與噴射巖面的噴射角度是影響噴射質(zhì)量的重要因素，應(yīng)經(jīng)常保持噴嘴與噴射巖面層呈
90 度直角。噴射交角過小將增加混凝土的回彈率，降低噴射密實(shí)度；垂直于巖面噴射時(shí)，連續(xù)的混
凝土“稀薄流”對反彈物有二次嵌入作用，可以降低回彈率，增加一次噴射厚度。
（2）在噴射裂隙、掛網(wǎng)鋼筋和超、欠挖等不規(guī)則巖面部位時(shí)要隨時(shí)調(diào)整噴射角度，以保證噴射
砼更加密實(shí)地填充到巖面的隱蔽部位。
4、調(diào)整適宜的噴射距離
（1）噴頭距巖面的距離宜為0.8～2m。如果距離太小，將無法形成層狀（因?yàn)閲娚漤乓挥|擊到
巖面就被后續(xù)的強(qiáng)大沖擊力所吹走）；如果距離太遠(yuǎn)，則因沖擊力不足而無法滿足噴射砼的粘結(jié)和
密實(shí)要求。
（2）在砼坍落度變化情況下，噴射距離也需要適當(dāng)調(diào)整，較小坍落度的噴射距離為1～1.2m，
較大坍落度時(shí)的噴射距離可達(dá)1.5～2m；
（3）在粗噴時(shí)噴射距離也要盡可能小，面層找平時(shí)噴射距離盡可能大，之后噴射層找平時(shí)的噴
射距離可放大2～2.5m。
5、混凝土噴射操作
（1）噴射時(shí)首先伸展機(jī)械手大臂調(diào)整噴頭在邊墻底部施噴位置，使用機(jī)械手小臂自動(dòng)平行功能
調(diào)整小臂與地面水平，與隧道邊墻平行，調(diào)整噴頭距離、角度，完成上述工作后可開始噴射；
（2）噴射中盡量不要再調(diào)整噴頭距離、角度及機(jī)械手大臂，僅需使用自動(dòng)伸縮功能控制噴頭在
小臂上自動(dòng)伸縮，即從一端緩慢運(yùn)行到另一端來回2-3 次可完成一遍噴射；
（3）風(fēng)量調(diào)整可直接控制噴射砼流速，在正常風(fēng)壓下，根據(jù)噴射砼坍落度的變化、砼噴射距離
的遠(yuǎn)近和圍巖的類型通過風(fēng)量旋鈕，改變供風(fēng)量大小。坍落度大時(shí)風(fēng)量減小，反之則加大風(fēng)量；噴
射距離遠(yuǎn)時(shí)加大風(fēng)量，反之減小風(fēng)量；噴射硬巖時(shí)減小風(fēng)量，反之加大風(fēng)量。
6、混凝土的堵管處理
噴射施工中極少發(fā)生堵管，若發(fā)生時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉機(jī)械手及計(jì)量泵，關(guān)掉輸送風(fēng)，拍打軟管，并
倒掉管內(nèi)存留混凝土，堵管處理完成后應(yīng)先加水噴射洗管，確保管路暢通無誤后才能進(jìn)行再次噴射
施工。
7、混凝土坍落度要求骨料大粒徑應(yīng)小于16mm，否則會因阻力過大無法順利噴出而沖掉噴嘴處
塑料噴頭而短時(shí)中止施噴，影響功效；混凝土坍落度宜為10～18cm。
8、工作風(fēng)壓、風(fēng)量工作風(fēng)壓宜為0.2～0.4MPa，工作風(fēng)壓的選擇與混凝土的和易性有關(guān)，和易
性越好，工作風(fēng)壓較小，反之偏大。風(fēng)壓調(diào)整應(yīng)根據(jù)工作面距離，合理選用機(jī)械手的輸送管直徑，
確保得到合適的混凝土出口速度，實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)混凝土和易性、風(fēng)壓穩(wěn)定性影響進(jìn)行調(diào)整，以
保證噴射混凝土在噴射口形成連續(xù)噴射、無流淌、并使得噴射混凝土能以合適速度垂直射向受噴面。
9、巖面整潔度對于較臟巖面，先用高壓風(fēng)或水清洗受噴面,提高混凝土與巖面的黏結(jié)力以達(dá)到
噴射效果。欠挖超標(biāo)過多的先行局部處理。對于滲水巖面，一般情況下濕噴可以將滲水封住，對于
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滲水較嚴(yán)重，形成水流時(shí)就需要打排水孔、掛防水板，然后進(jìn)行噴護(hù)作業(yè)。
10、噴射層厚度一次噴射層太厚,在自重作用下,噴層會出現(xiàn)錯(cuò)裂甚至引起坍落；太薄時(shí)大部分
粗集料會回彈，噴層僅留砂漿，將影響噴射效果和質(zhì)量。
11、外加劑（速凝劑摻量）的調(diào)整
（1）在調(diào)整外加劑時(shí)，首先，應(yīng)根據(jù)噴射部位及時(shí)調(diào)整速凝劑摻入量。然后，應(yīng)根據(jù)噴射砼坍
落度調(diào)整速凝劑摻量。坍落度小則速凝劑摻量調(diào)小，坍落度大時(shí)，速凝劑摻量調(diào)大。速凝劑的摻入
量顯示在速凝劑指示表上。
（2）速凝劑摻量過高或過低都會造成噴射砼回彈量的增加。速凝劑過少時(shí)，砼凝結(jié)時(shí)間過長，
強(qiáng)度增長不足，在之后的噴射砼出現(xiàn)吹掉之前還沒有凝結(jié)的砼造成回彈；反之，如速凝劑摻量過多
時(shí)，噴射砼急劇凝結(jié)成堅(jiān)硬的表面，從而導(dǎo)致更多的骨料回彈，混凝土噴層密實(shí)性變差。
12、掛網(wǎng)鋼筋巖石面的砼噴射
噴射掛網(wǎng)鋼筋巖面時(shí)，鋼筋網(wǎng)必須牢固地固定在巖石基底上，如果鋼筋網(wǎng)松動(dòng)不牢固或振動(dòng)，
從而加大砼的回彈量，造成浪費(fèi)并影響噴射砼粘結(jié)強(qiáng)度。
5. 材料與設(shè)備（參考廠家）
設(shè)備主體為大型混凝土濕噴臺車。
6. 效益計(jì)算分析
節(jié)省材料費(fèi)用：采用濕噴機(jī)械手技術(shù)比普通施工噴射混凝土減少5%消耗，計(jì)算每米噴射混凝節(jié)
省量為25m2×0.2m×160%×5％＝0.4m3（回彈量按60%計(jì)算）。按合同單價(jià)計(jì)算（噴混凝土600 元／
m3）每1m 節(jié)省造價(jià)為240 元。按上述計(jì)算結(jié)果以全長1km 雙洞隧道舉例，共計(jì)2000m 單因濕噴機(jī)械
手一項(xiàng)預(yù)計(jì)節(jié)省材料費(fèi)240×2000=48 萬元。
7. 應(yīng)用實(shí)例（典型照片）
本項(xiàng)目紅星隧道已采用該技術(shù)設(shè)備。
8. 技術(shù)咨詢服務(wù)單位聯(lián)系方式
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技術(shù)提供單位廣西融福高速公路項(xiàng)目
主要完成人張偉、楊元琳、段選邦、于書航、羅平利、李闖、王茜
技術(shù)咨詢聯(lián)系人段選邦聯(lián)系電話13293803300

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