禄充特长隧道初支干喷与湿喷技术特性对比分析

禄充特长隧道初支干喷与湿喷技术特性对比分析

李菊丽

身份证号码：53232319770706xxxx

摘要：干喷技术作为传统的隧道初期支护施工方法，在湿喷技术出现之前，是我国隧道工程中初期支护施工的常用方法。目前随着湿喷技术的发展成熟，为了改善工人的工作环境、节约施工成本、提高工程质量、降低回弹率和粉尘浓度，我国在大力推广应用湿喷技术。由于施工管理者和工人对湿喷技术不熟悉以及对传统的干喷技术的依赖，使得新兴的湿喷技术的推广应用存在很大困难，本文通过此两种施工技术在实际应用中的优缺点情况对比分析，说明湿喷技术较干喷技术的经济性及可靠性。

关键词：干喷技术；湿喷技术；优缺点；经济性；对比分析

Abstract：Dryspraytechnology，asatraditionalinitialsupportmethodfortunnelconstruction，isacommonlyusedmethodintheinitialsupportconstructionoftunnelengineeringinChinabeforetheemergenceofwetspraytechnology.Atpresent，withthedevelopmentofwetsprayingtechnology，inordertoimproveworker'sworkingenvironment，saveconstructioncost，improveengineeringquality，reducereboundrateanddustconcentration，wetsprayingtechnologyiswidelyappliedinChina.Duetothedependenceofconstructionmanagersandworkersofwetsprayinganddrysprayisnotfamiliarwiththetraditionaltechnique，theapplicationofwetsprayingtechnologyemergingdifficulty，throughthecomparisonofadvantagesanddisadvantagesoftwokindsofconstructiontechnologyinthepracticalapplicationoftheanalysis，descriptionofeconomyandreliabilitythanthedryjetwetspraytechnologytechnology.

Keywords：Dryspraytechnology；Wetsprayingtechnology；Advantagesanddisadvantages；Economicalefficiency；Comparisonandanalysis

0引言

我国隧道初期支护施工中的喷射混凝土技术从20世纪60年代开始采用，主要分为干喷技术和湿喷技术两种方法。干喷技术由于环境污染严重、对人体伤害较大、工程质量无法保证，我国在2009年10月1号开始执行中华人民共和国行业标准JTGF60-2009《公路隧道施工技术规范》中明确规定“喷射混凝土施工不得采用干喷工艺”，说明国家已经明确干喷技术不适用于隧道施工，而湿喷技术经过多年的发展和改进，多种类型的湿喷机械经过更新换代，湿喷技术业已比较成熟，已经满足替代干喷技术的要求。党的十九大报告中第九部分明确说明了生态保护的重要性。但是由于施工现场业主及监理单位对规范的执行不够严格，加上湿喷机械设备造价较高和施工工人对湿喷技术机械的操作不够熟练，使得湿喷技术的推广应用存在困难。

1工程概况

禄充隧道是澄江到江川高速公路澄江段的一段隧道工程，本隧道为分离式特长隧道，右幅全长4770m，左幅全长4720m。该隧道场区位于云贵高原中部，海拔高度为1820-2250m，最大埋深超过700m，属于剥蚀-溶蚀型地中山地貌（坡面上为耕值土），项目区水系发育，水资源丰富，该隧道浅埋段围岩为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂质不等厚互层，泥岩岩质软，砂岩岩质较硬而呈现出软硬相间，为典型的“滇中红层软岩”，红层软岩具有“强度低、透水性弱、亲水性强、遇水易软化、塑变、抗风化能力弱、易崩解”等特性，由于其特殊的工程性质，是典型的易滑地层，工程建设中最易诱发地质灾害，是全线的重点难点工程。

2湿喷技术推广的必要性

随着社会的进步、科技的发展，环境问题越来越受到人们的关注，一线工人的工作环境和身体健康越来越受到重视，隧道施工工艺方法中新的工艺技术等要逐渐取代落后的工艺方法。在我国，长久以来隧道初期支护喷射混凝土技术均为干式喷射混凝土技术，而在2009年10月1号开始执行中华人民共和国行业标准JTGF60-2009《公路隧道施工技术规范》，本规范8.2.1条明确规定“喷射混凝土施工不得采用干喷工艺”[1]。

我国多数公路隧道的施工方法多为新奥法，其初期支护需要喷射混凝土使锚杆、混凝土、钢拱架、钢筋网片形成一个完整的受力体系，保证初期支护的强度和稳定性。由于干喷技术设备落后，劳动强度大，回弹率大，材料浪费严重，隧道内使用干喷技术形成的粉尘浓度较高，易超过设计允许值，使得隧道内作业环境较差，严重影响工人的身体健康，且对环境的污染也比较严重。湿喷技术比干喷技术有明显的优势：具有粉尘少、回弹量小、功效高的优势，可以有效地改善工人的作业环境，降低高浓度粉尘对隧道内工人的身体伤害，粉尘浓度的降低也有效的改善了隧道施工对环境的影响，既发展经济，改善民生，又保护了生态环境；湿喷技术采用液体速凝剂和湿拌混合料，其混凝土的强度和稳定性可以得到明显提高。

3干喷与湿喷的技术分析

3.1干喷技术分析

作为传统的隧道初期支护施工工艺，在湿喷技术相对成熟的今天，干喷技术仍未被隧道施工人员所全部淘汰。干喷技术设备相对简单、耐用，根据需要配备满足施工需要的多台运料自卸运输车、干喷拌合机、喷管、高压风管水管。施工上料工人只需及时添加速凝剂和上料开关即可，喷嘴处操作工人只需控制加水开关和喷射位置即可，操作简单，且输送距离长，隧道内初期支护施工非常灵活，受到的作业场地条件限制极少，只要具有工人站立空间即可施工，严重渗水地区也可在工人的控制下自主调整喷射作业以快速完成初期支护作业。其工艺流程如下图1。

隧道初期支护干喷技术工艺流程图1

干喷技术优缺点如下：

干喷技术优点是设备投入较低，设备简单，经过多年的使用，施工工人非常熟练干喷机械，操作灵活，极少受到施工场地限制。

干喷技术的缺点是污染大，粉尘浓度高，对工人身体伤害较为严重；回弹率高，干喷混合料浪费严重；拌合料为干拌料，速凝剂由上料工人自主加入干喷机内，无法精确的控制其使用量，且速凝剂无法和干混合料比较均匀的拌合，严重影响喷射混凝土的喷射效果；喷射混凝土中的加水量是由操作喷嘴的工人自主控制，由于水压不稳定、工人操作的随意性导致初期支护喷射混凝土的水灰比无法得到有效的控制，严重影响初期支护的强度和稳定性；再有干喷混凝土技术的喷射效果由喷嘴处操作工人控制，混凝土的密实度容易存在缺陷，其平整度由工人用眼睛观察控制，容易形成凹陷面或凸起面，影响二次衬砌的浇筑。

3.2湿喷技术分析

国外从上世纪八十年代开始，隧道初期支护的喷射混凝土技术由湿喷技术逐步代替干喷技术，而我国的湿喷技术经过多年的研究，湿喷机械设备的更新和改进，已经满足了隧道施工中代替干喷技术的条件。湿喷机械设备由原来不便于工人操作、作业时间过长、不能适用于复杂的地质情况到目前的简易化操作、全液压控制，喷头实现全角度回转、240º左右摆动和全角度连续刷动及改进的伸缩、折叠功能[2]可完成距喷射作业面最远15.24m、最高17.47m、俯射最低8.65m的作业，降低了施工时间，节约了成本。湿喷技术的工艺流程如下图4。

隧道初期支护湿喷技术工艺流程图2

我国目前湿喷机械工作的优缺点：

湿喷技术的优点是：①湿喷技术采用湿拌混合料，混凝土配合比经过试验确定，经拌合站拌合成标准的混凝土，强度离散型较低，其强度得到了可靠保证；②湿喷技术采用液体速凝剂，在湿喷机内与湿拌混合料均匀拌合，均匀的拌合效果可提明显高初期支护混凝土的强度和稳定性；③混凝土由拌合站拌合成标准的湿喷料，其和易性比干喷料好，粘结速度快，即使在渗水严重的环境下作业，其回弹率也比干喷技术低；④湿喷作业过程中，所用到的混凝土材料是湿的，所以作业过程中粉尘很少，这样大大的改善了作业工人的工作环境，降低了环境污染和对隧道内工作的工人的身体危害；⑤采用湿喷机喷射混凝土其一次喷射厚度边墙可达到10-15cm，拱部一次可达到7cm，可降低湿喷机喷头来回摆动的频率，减少混凝土作业时间[3]。

我国目前的技术条件下湿喷技术存在的缺点是：湿喷机售价和用电需求较高，在采用柴油机发电施工的隧道，湿喷作业时，不能保证其它用电的工序施工用电，并且湿喷机需要精细化操作，对工人的操作能力要求高。

3.3干喷和湿喷技术对比

由本章以上内容可知对于隧道初期支护施工，湿喷技术具有明显的优势，可有效地改善施工环境，降低粉尘浓度，保护环境，对工人健康影响较小，并且施工质量也可以得到有效的保障。不过对于我国现在的湿喷技术来说，还需要改进，避免影响其它工序施工。

4相同条件下干喷与湿喷的资源消耗情况分析

本章根据禄充隧道初期支护干喷与湿喷技术的实际施工情况，对比分析相同支护类型、相同渗水率和相同进尺条件下采用干喷和湿喷两种不同施工方法的资源消耗情况和综合人工消耗。

4.1干喷消耗

第一次采集数据时禄充隧道围岩级别为5b，掌子面有轻度渗水。采用三台阶开挖，上台阶进尺两榀拱架，中台阶左侧进尺两榀拱架，下台阶右侧进尺两榀拱架。采用3台干喷机、2个料斗施工，有3人操作喷头，3人看护料斗上料和添加固体速凝剂，其它配合人员2人，实际使用2台自卸式运输车，拌合站1人开装载机负责上料，1人在控制室值班。6个干喷机操作工人从进洞到清理完成喷射工作面、接好风管、水管、电线、清理完成干喷机等准备时间是23min，净喷射混凝土时间为135min。干喷混凝土配合比：475：970：805（水泥：沙：石），设计方量5.73M3，超挖1.5M3，实际喷射混凝土11.1M3，混凝土回弹率为：

干喷进尺两榀时人员配置表如下表1：

人员配置表1

注：拌合站值班人员、运输车司机、装载机司机工日按净喷射时间计算；

干喷进尺两榀时实际消耗材料表如下表2：

实际材料消耗表2

注：水和固体速凝剂受到现场施工人员影响，实际使用量与配合比有偏差；

干喷进尺两榀时机械台班配置如下表3：

设备使用表3

注：拌和机费用为综合费用，包含上料装载机费用；

第二次采集数据，施工方式同第一次，采用两台干喷机，人员配置仅减少1人操作喷头，1人看护料斗上料和添加固体速凝剂，其它不变。准备时间为32min，净喷射混凝土时间为205min。混凝土设计方量5.73M3，超挖2.2M3，实际喷射混凝土11.8M3，混凝土回弹率为：

干喷进尺两榀时人员配置表如下表4：

人员配置表4

注：拌合站值班人员、运输车司机、装载机司机工日按净喷射时间计算；

干喷进尺两榀时实际消耗材料表如下表5：

实际材料消耗表5

注：水和固体速凝剂以实际使用量计算；

干喷进尺两榀时机械台班配置如下表6：

设备使用表6

注：拌和机费用为综合费用，包含上料装载机费用；

4.2湿喷消耗

本次采集数据时禄充隧道围岩级别为5b，掌子面有轻度渗水。采用三台阶开挖，上台阶进尺两榀拱架，中台阶右侧进尺两榀拱架，下台阶左侧进尺两榀拱架，钢拱架间距60cm，采用1台单喷头湿喷机，1人操作喷头和开机，1人放料，3人辅助配合，实际使用2台混凝土运输罐车，拌合站1人开装载机负责上料，1人在控制室值班。5个湿喷工人从进洞到清理完成喷射工作面、接好风管、电线以及准备好湿喷机等的准备时间是55min，开始喷射混凝土到完成本工序的净喷射混凝土时间为174min。湿喷混凝土配合比：470：1038：700：194：31（水泥：沙：石：水：液体速凝剂）。设计方量5.73M3，超挖2M3，实际喷射混凝土9M3，混凝土回弹率为：

湿喷进尺两榀时人员配置如下表7：

人员配置表7

注：拌合站值班人员、运输车司机、装载机司机工日按净喷射时间计算；

湿喷进尺两榀时实际消耗材料如下表8：

实际材料消耗表8

湿喷进尺两榀时机械台班配置如下表9：

设备使用表9

注：拌和机费用为综合费用，包含上料装载机费用；

4.3结果对比分析

干喷及湿喷消耗表10

注：人工费以266.7元/工日计算；

由表1到10可知：

1、湿喷与干喷人工费出入较小。湿喷比第一次干喷人工费高，比第二次干喷人工费低，在采用多个干喷机时，施工耗时少，降低了人工费用。

2、在材料费方面，湿喷比干喷低。

3、干喷和湿喷中机械费的区别在于时效性，湿喷采用单喷头时效性相对于2个干喷机更高，比3个干喷机施工低，导致机械费有较大差异。

综合比较说明：单喷头湿喷与双干喷机比较更经济，时效性比3个干喷机低。

5结论和展望

在环境保护和“以人为本”思想受到更多关注和重视的今天，湿喷技术相对于干喷技术，具有提高工程质量的优势，同时在环境保护和工人健康方面更具有优势。经济性方面，湿喷作业比2个干喷机作业更经济，与3个干喷机同时作业比较，其施工费用出入较小；湿喷材料费比干喷作业低，在节约建设材料方面湿喷技术同样具有优势。

推广湿喷工艺是社会发展的必然，更是施工企业发展必然的出路。不过对于我国现在的湿喷技术来说，还需要改进，使单个湿喷机械双喷头作业更便于施工，可有效提高湿喷作业的实效性，降低湿喷作业的人工费和机械费用，使湿喷比两个干喷机或三个干喷机作业都有明显技术优势和经济性。

参考文献：

[1]中交第一公路工程局有限公司.公路隧道施工技术规范.JTGF60-2009

[2]刘生华.新型混凝土喷射机械手在隧道工程中的应用.施工技术.2011.02.034

[3]贾全，王华.湿式喷射混凝土施工技术应用.应用技术.2004.8.16