铁路隧道工程喷射混凝土配合比设计方法研究

　　刁杨龙　孙　林　王　刚　黄纪祥

　　（中国建筑土木建设有限公司, 北京 100000）

　　摘要：铁路隧道工程属于我国轨道交通建设的重要内容，而在铁路隧道工程建设与施工期间，所使用材料的质量直接会对铁路隧道工程的整体施工质量产生不利的影响。当前，为了确保铁路隧道工程支护性能的完好，保持隧道的安全性、稳定性，在具体施工期间，需要使用喷射混凝土来完成施工任务。文章分析了喷射混凝土材料的配合比设计方法，以期改善喷射混凝土的性能，为铁路隧道工程的稳定性、牢固性奠定良好的基础。

　　关键词：铁路隧道工程；喷射混凝土；配合比；设计方法　　文献标识码：A　　中图分类号：U455

　　文章编号：2096-4137（2023）02-78-02　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2023.02.25

　　为了更好地保证铁路隧道工程项目施工质量，人们通常使用喷射混凝土材料。但是由于喷射混凝土施工工艺的特殊性，喷射混凝土的配合比设计上与普通的混凝土配合比之间存在一定的差异。现场试喷调整工作是喷射混凝土配合比设计的重点和难点。当前，立足铁路隧道工程施工建设需求，探索喷射混凝土配合比设计方法，对于改善喷射混凝土质量，增强铁路隧道支护安全性非常重要。

　　1　喷射混凝土应用优势和配制原理

　　喷射混凝土是利用压缩空气，或者其他动力，按照一定的比例将各种原材料进行配置形成的一种混凝土混合物。喷射混凝土技术是水泥与骨料等在喷射过程中，进行连续的撞击以及压实，形成所需的混凝土材料。混凝土材料配置好后，会通过管路输送到喷头的位置，在压力下，高度地喷射到受喷面。在以往的混凝土工程建设中，混凝土施工工艺涉及的流程比较多，材料配制、运输、浇筑等环节都会影响混凝土的质量。而这些环节一般都是分开进行的，对于每个环节之间的衔接有较高的要求。这就意味着一个环节衔接不当，混凝土材料的质量就会受到影响。而喷射混凝土工艺则不同，其完美地将混凝土的制备、运输、施工融为一体，使混凝土制备工作更加便捷，效率也随之提升，解决了各个环节衔接不当的隐患，更好地保证了混凝土的质量。在施工期间，喷射混凝土工艺具有施工简单的优势，应用范围比较广，如在铁路隧道工程、地铁工程等边坡加固防护中都有着良好的应用。

　　目前，按照喷射混凝土配合比设计原则来看，其有两种方法：①常规配合比设计；②喷射混凝土现场食品和验证，试喷以后，结合实际需求对配比设计进行调整。从常规配合比设计方法来看，其是以铁路隧道工程项目的具体施工要求为依据配置混凝土，即按照常规方法来准备各种原材料。后一种方法则是在基准配比的基础上，通过现场进行试喷调整以及对配比设计的验证，确定最终的理论配合比。这样既可以确保喷射混凝土配置过程的科学性，还能够增强喷射混凝土的稳定性与牢固性。

　　2　铁路隧道工程喷射混凝土配合比设计方法

　　2.1　原材料的选定

　　在铁路隧道工程施工期间，应用喷射混凝土工艺首先要选定原材料。在喷射混凝土配置的过程中，采用的材料主要以水泥、骨料、减水剂、速凝剂、合成纤维为主，这就需要严格地按照铁路隧道工程的实际情况，合理地进行配合比设计，以此来确保喷射混凝土的性能。

　　2.1.1　水泥

　　在喷射混凝土配制时，最关键的材料就是水泥。目前，建筑市场上有着很多品种的水泥。这些水泥的差别不大，在选择时，需要结合铁路隧道工程施工中对水泥技术指标的要求，综合考虑水泥的质量、产量供应、价格等因素，选择性价比最佳的水泥产品，

　　2.1.2　骨料

　　骨料也是喷射混凝土配置不可少的一种原材料。骨料通常分细骨料和粗骨料两类。对于细骨料的选择，需要考虑到其性能，确保质地坚硬且耐久，最好是细度模数＞ 2.5 的中粗砂。对于砂中细小颗粒直径的控制，需要确保直径低于 0.075mm 砂的比例在20％以内。粗骨料的选择则需要考虑喷射机运输管道的最小直径，以此来确定粗骨料的直径。依据铁路隧道工程的建设要求，需要选择碱活性比较低的碎石，如连续级配5~10mm 的碎石，含泥量也满足铁路隧道工程需求。

　　2.1.3　减水剂

　　在喷射混凝土配制时，必然少不了减水剂。而对于减水剂的选择，则需要结合铁路隧道工程的技术标准。选择的减水剂不可以对混凝土强度、围岩粘结力有影响，不可以对钢材存在锈蚀。

　　2.1.4　速凝剂

　　在喷射混凝土配制时，通过添加速凝剂可以改善喷射混凝土的性能，使得其可以快速凝结，而在用量的控制上，则需要将其控制在水泥含量4％左右。

　　2.1.5　合成纤维

　　在喷射混凝土配制时，适当地添加合成纤维，可以增强喷射混凝土的黏滞性，这样喷射混凝土就可以具备良好的回弹效果。在喷射混凝土施工期间，最常用的合成纤维是聚丙烯合成纤维。聚丙烯合成纤维用量需要控制在0.9kg/m，丝长为718mm。

　　2.2　喷射混凝土的配制

　　2.2.1　确定喷射混凝土的配制强度

　　在喷射混凝土配制时，最先要确定喷射混凝土的强度，以此为前提，才能够对各种原材料的比例进行确定。对于喷射混凝土配制强度的确定，必须确保其超过设计强度标准，满足强度保证率的要求。目前，在铁路隧道工程施工期间，普通混凝土配合比的强度要求一般为95%，而C25 喷射混凝土的配制强度等级大约为35MPa。

　　2.2.2　确定用水量及水胶比

　　喷射混凝土配制用水量会影响混凝土的稳定性。在一般情况下，按照喷射混凝土性能，以及普通混凝土配合比设计规程要求，喷射混凝土对用水量的要求为165kg，而水胶比则可以选择0.36、0.38、0.40。

　　2.2.3　确定混凝土砂率

　　以喷射混凝土的配置原理为依据，喷射混凝土技术是水泥与骨料等在喷射过程中，经过连续性的撞击以及压实实现的。当前，为了确保二次喷射所释放的冲击能量被更好地吸收，其对砂率提出了更高的要求。因为喷射混凝土配制的过程中，砂率的高低会对喷射混凝土的黏稠度、黏滞性等性能产生影响。站在铁路隧道工程施工的角度，其中的锚喷支护、侧墙、拱顶等部位对于砂率有着较高的要求，需要选择比较大的砂率值。在确定混凝土砂率时，要依据铁路隧道工程的实际情况，计算出砂率值。通常情况下，砂率值需要控制在45%~50%。

　　2.2.4　确定喷射混凝土配合比设计原则

　　在喷射混凝土配制的过程中，对于配合比的设计，则需要遵循相应的原则。比如，在铁路隧道项目的要求中，要求喷射混凝土一天的强度不得低于10MPa。同时，喷射混凝土的附着性、密实性都需要考虑，合理进行配合比设计，确保回弹少，这样就不会出现管道堵塞的情况。

　　3　结语

　　综上所述，铁路隧道工程施工具有一定的特殊性。为了确保支护质量的安全，通常会采用喷射混凝土施工工艺。与普通的混凝土相比，喷射混凝土具有较强的优势，其属于一种高效的混凝土施工技术，不仅操作简单，且混凝土的强度高、凝结性好，可以更好地满足施工需求。但是，喷射混凝土施工材料的质量以及配合比设计会对整体的效果产生影响，所以喷射混凝土施工期间，需要科学合理地选择高质量的原材料，并结合实际需求对配合比进行调整，按照设计好的配合比来操作，以此来有效地提升混凝土的质量，为铁路隧道施工质量提供保障。

　　作者简介：刁杨龙（1994-），男，四川泸州人，供职于中国建筑土木建设有限公司，研究方向：矿山压力与岩层控制。

　　参考文献

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　　（责任编辑：周羿廷）

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