01
国内隧道建设中的混凝土超耗状况
近2年通过对各个施工单位的现场调查数据统计,喷射混凝土消耗率普遍在设计量的%~%,超耗率在%~%,富水区耗率普遍在%~%,超耗率在%~%。衬砌混凝土超耗率普遍在20%~70%这个区间。现在大断面隧道1km混凝土超耗都是几百万元,水平差的接近1千万元。一条10公里的隧道因混凝土超耗造成的成本亏损近亿元。下面按照喷射混凝土和衬砌混凝土两方面进行分类统计,具体情况如下:
⑴.喷射混凝土超耗情况统计对比
⑵.衬砌混凝土超耗状况
II~III级无拱架地段,超挖达到设计衬砌厚度的30%~50%;预留沉降量不沉降,设计确定的预留沉降量是凭感觉及工程类比确定的,经常不会发生,但现场不敢随便动数据,其引起的衬砌超耗在10~30%;隧道仰拱从理论上是无法按标准开挖的,导致超挖不可避免,仰拱超耗在50%~70%。综合下来衬砌混凝土超耗普遍在50%~70%,管理水平较高的单位超耗普遍在30%~40%。
02
超耗的根源—混凝土都去哪了
钻爆在很长一段时间仍是主流。超挖是绕不过的问题。现在也成为施工单位亏损的核心问题。那我们超耗混凝土都去哪了呢?
⑴.作业空间需要:
使用钻臂7m多长的全液压凿岩台车打眼,需要工作空间25cm,这样打眼才能应用自如,最小不能小于15cm。即使用YT-28风钻打眼,右侧的油壶也需要占用空间,导致周边眼外插角增大。
⑵.预留变形量控制不到位
①.断面的测量在施工队手中控制,为了避免立架时的施工误差,放大预留变形量。
②.未能根据实际监测的变形量来调整拱架尺寸,往往是按一个预留变形量施工到底。
③.现在欠厚处理很麻烦,导致大家管理心态发生变化,与其拆换,还不如超挖。没有科学的管理办法。
④.预留沉降量不沉降,设计确定的预留沉降量是凭感觉及工程类比确定的,经常不会发生,但现场不敢随便动数据
⑤.大变形围岩因为反复拆换导致现场乱了阵脚,一味放大预留变形量,比如在千枚岩、碳质片岩、泥岩、盐岩等区段,最小断面放大系数都在30cm左右,这些数据变形不一定能消耗完,余下的空间只能衬砌填充。
⑶.爆破控制效果不佳
光爆效果按平均超欠挖10厘米计算,加上预留变形量、混凝土正常损耗,二衬与初支表面间隙为平均5厘米,就单线隧道来说也是每延米达到超耗1~1.5方,一板二衬就要超耗12~18方。
⑷.III级围岩,尤其是不III不IV的正洞区段(无钢拱架),光面爆破较易于实施,但局部掉块不可控,往往找顶后断面成型极差,为便于挂设防水板降低防水板后空洞,需要大量补喷整平,混凝土消耗极大。
⑸.隧道仰拱不允许欠厚,不允许有虚碴,但隧道仰拱从理论上是无法按标准开挖的,导致超挖不可避免,且远远比拱墙严重,尤其是仰拱拱脚的超挖(单线远远严重于双线或三车道断面)。
03
控制超耗有哪些措施
⑴.时时动态控制预留变形量。
断面动态控制是灵魂技术,吃透预留沉降量,用好测量班组。这些真是非常重要。这个测量和工班要合一。通过监控量测来调整预留变形量,在一定程度上能够减少混凝土超耗。
⑵.断面精确控制
聚能管水压爆破+啄木鸟修边。大断面采用聚能水压光面爆破,拱墙爆破后采用啄木鸟修边。仰拱采用长、短眼钻孔爆破,加以炮锤修正达到精确控制断面的效果。
⑶.调整考核思路
按残留在岩壁的半眼个数考核周边眼,目前对光爆效果影响最大的位置也是周边眼,因此对周边眼的考核对提高光爆效果有着显著的作用,因此考核的标准重点是周边眼的考核。按照超挖不大于10cm的半眼每个奖励3元,超挖不大于5cm的半眼每个奖励5元,大于10cm或没有半眼的不进行奖励。以半眼的个数对开挖工进行奖励,通常情况下有半眼的地方,对围岩的破坏相对较小,超挖也少。这种考核办法一般Ⅱ~Ⅳ级岩石地层可以起到很好的效果。
⑷.优化配合比减少回弹率
通过调整外加剂使混凝土实现和易性好、早高强的特点,使混凝土粘附力增强,喷射出的混凝土能够最大限度的粘附在受喷面上,从而减少回弹。在喷射混凝土中用5%~10%的粉煤灰替代水泥,现场试验证明添加粉煤灰的喷射混凝土能够减少约5%的回弹率。
总结一下:
时时动态控制预留变形量+精确的断面控制+细到炮眼的考核制度+早高强、低回弹混凝土,通过现场的精细化管理来降低隧道混凝土的超耗。
我们对隧道的爱,是因为懂它深沉厚重的苦楚。