李丽娟 LI Li-juan
（中铁二十五局集团第二工程有限公司，南京 210033）
新建某高速位于云南省南部地区。隧道5座，桥隧比80.8%。各个隧道地质条件大部分是滑坡堆积及碎、卵、砾质土的Ⅴ类散石围岩。隧道塌方，冒水，喷射混凝土回弹、脱落等使隧道整体上施工难度很大。
控制喷射砼的超耗是隧道整个成本控制的关键。但是喷射混凝土超耗到底是发生在回弹量大还是围岩超挖，每一项的超耗占多少很难分辨，从而难以入手进行控制。笔者多次对标段内5条隧道的喷射砼进行回弹率测试，传统的方法是按照《喷射混凝土应用技术规程》JGJ/372-2016附录G方法进行测试，拌制不少于1方喷射混凝土，喷射后收集地上掉落的混凝土质量来计算回弹率。笔者经过实际操作，认为其有以下几个弊端：①代表性不强。由于隧道整个成环，各个环面上新喷射混凝土受重力角度不一样，顶部最大拱腰次之，最小部位是边墙。②试验检测操作过程繁杂。笔者前期测试喷射混凝土光称量这一步骤需要9人，约3小时，整个测试过程下来最少需要5小时。为真实高效、精准测量喷射混凝土回弹率，实实在在为公司节省成本，由笔者组织成立的玉磨高速喷射混凝土回弹率测试研究小组积极讨论检测真实回弹率的简易高效方法。借用现行surfer计算机软件，选用三维坐标网格计量方法，通过采集隧道掌子面上各个台阶喷射砼回弹堆积物体积数据，将喷射混凝土掉落堆积物转换为三维数据进行建模，将数据模型转移到计算机软件中，让软件计算喷射混凝土回弹在地上的堆积体积，从而计算实际喷射混凝土回弹率。试验证明，此方法测得的喷射混凝土回弹率与现场实际回弹率相吻合，代表性强，准确率高，且缩短测试时间、减少劳动量，效率更高，能更精准找到喷射混凝土超耗的原因，进而为喷射砼的成本控制一针见血的找到切入点，事半功倍。
隧道初期支护所用的喷射混凝土，在拌和站集中拌和，随拌随用，由混凝土搅拌运输车运至作业面，采用湿喷机湿式喷射作业。
2.1 三维坐标法测喷射混凝土回弹率原理
喷射砼作为新奥法施工的主要工艺，隧道初期支护作业面为半封闭状态，掌子面基本平整。在施工作业期间，喷口对准工作面围岩，回弹的混凝土掉在工作平台和掌子面上。对喷射混凝土掉落在工作台上的回弹料进行体积和湿密度测量，计算得出混凝土回弹总质量。依据回弹的总质量和整个喷射混凝土的总质量比值计算整个循环喷射混凝土的回弹率。
2.2 三维坐标法测喷射混凝土回弹率方法
通过对回弹区域进行三维布点，建立三维坐标系，施工作业之前的坐标面为①坐标面，施工作业完之后的坐标面为②坐标面。将①②坐标面和坐标系移到sufer软件中建立一个三维实体模型。通过sufer软件中计算土方量计算步骤计算实际喷射混凝土回弹料的堆积体积。在上述体积测量过程中，取一块较完整的喷射混凝土块，现场电子秤测量其质量，装有植物油的量筒测量其体积，利用样品体积、质量测定回弹料的密度。已知的回弹料体积、回弹料密度和喷射混凝土总用量，计算整个循环喷射混凝土回弹率。
2.2.1 喷射总体积测量试验
①场地平整：在开挖时候要求将工作面大致整平，然后再进行人工平整，再用细碎石进行补齐不均匀部分，做到场地没有大的凹坑和凸起，基本平整，这样测试出来的结果更准确。②依据标距的钢筋格栅，从拱脚开始布设钢筋桩。桩网布设为20cm-40cm，外漏长度可根据前一段施工目测回弹量进行选择，在预先准备的表格中按顺序记录钢筋桩外漏长度（准确至0.1cm）。③在同一喷射循环的边墙，拱腰、拱顶处布置样品盒。④依据配合比调整混凝土状态生产混凝土。⑤喷射过程中，喷射手挪动泵管时防止泵管将标注点钢筋拉歪或碰倒。⑥喷射完以后，清理钢筋桩上混凝土，按记录点位对应量取钢筋露出喷射混凝土表面长度。⑦收回所有钢筋桩下次再用。
2.2.2 样品密度测量
①现场布设三个样品盒，接取掉落样品，现场称取混凝土块质量，每份约300g，精确至0.01g。要求称量在一次喷射作业完10分钟之内完成。②样品称量完后，待样品结块从样品盒中取出，装入已经盛有固定体积植物油的量筒中，装入前读取体积数据V1。③将量筒移送室内，12h后读取量桶体积数据V2。④计算试样密度。m1：现场称量试样质量（g）；
V1、V2：装入试样前后量桶的体积值（ml）。⑤平行测定结果差值不得大于0.03g/cm3，取算术平均值。平行测定的差值大于允许差值时应重新测量。⑥注意事项：质量测量要在一次喷射完成后马上进行，防止因为样品的水分蒸发影响结果。测量体积所用液体物质一定是不能与混凝土起反应的物质。
2.2.3 计算回弹率
回弹率：V——sufer软件计算的回弹料体积；
mp——单方喷射混凝土总质量；
n——单个循环使用总方量数。
3.1 三维坐标法与称量法测量喷射混凝土回弹率比对试验测试工具准备
①格栅防水板（在防水板上以20cm-40cm间距画出矩形网格并在节点处打孔φ15mm）；
②铁锹2把（平口）、铁锤1把、50L称量桶2个；
③长50cm的Φ12螺纹钢筋桩200根（可根据测试面积调整准备数量）；
④签字笔、记录表；
⑤钢板尺（量程50cm）、钢卷尺（量程5m或10m）；
⑥电子秤（量程2000g，感量0.01g）；
电子秤（量程100kg，感量0.01kg）；
⑦样品铁饭盒（约15cm*15cm）3个、量筒（1000ml）3个、植物油3L。
3.2 三维坐标法与称量法测量喷射混凝土回弹率比对试验计划及过程
3.2.1 三维坐标法与称量法测量喷射混凝土回弹率比对试验计划①2019年7月11日，第一组三维布点坐标法与称量法比对试验。②2019年7月13日，第二组三维坐标法与称量法比对试验。③2019年7月15日，第三组三坐标点法与称量法比对试验。
3.2.2 三维坐标法与称量法测量喷射混凝土回弹率比对试验过程①提前和施工队沟通今天计划，并和开挖班沟通好把场地初平。②准备好工具，提前进场，到场先把工具搬运至掌子面上台阶，然后一起平整场地，尽可能的将场地整平，不平整的地方用中粗砂填平。③场地整平后，铺设已经做好网格标记并打好孔的防水板，2人按孔安装钢筋桩标尺。④在喷射砼可能掉落的地方布置三个取样盒接取回弹的喷射砼样品，然后可以开始喷浆。⑤在罐车交替时，在样品盒中样品量达到检测需要的样品量后取走样品盒，同时现场检测样品的质量，待样品完全凝固后将样品装入事先准备好的量筒中，在室静置12小时读取量筒内油液的体积差。⑥整个循环喷射完毕，2人查看桩刻度并将数据填入记录表。⑦试验数据采集完后，通过称量法称取防水板上的喷射砼质量，记录总质量作为比对试验数据。⑧收回所有检测工具、数据整理。
4.1 三维坐标法测试喷射混凝土回弹率试验结果
2019年7月11日，DK495+215.5-DK495+216.7左边墙、DK495+221.3-DK495+212.5右边墙、DK495+226.7-DK495+227.9拱顶进行了第一组试验，坐标法试验数据用surfer计算机软件计算得出回弹率如表1。
表1 三维坐标法回弹面实测试验数据
4.2 称量法测量喷射混凝土回弹率试验结果
2019年7月11日，DK495+215.5-DK495+216.7左边墙、DK495+221.3-DK495+212.5右边墙、DK495+226.7-DK495+227.9拱顶，第一组称量法试验数据如表2。
表2 称量法回弹面实测试验数据
4.3 三维坐标法与称量法测量喷射混凝土回弹率比对试验测试结果分析
将4.1、4.2三维坐标法试验数据用surfer计算机软件计算得出综合回弹率为19.5%，称量法回弹率19.8%，比较接近。具体试验数据见（表3）三维坐标法计算回弹率与称量法试验数据汇总。经过此次试验证明，1#隧道目前施工喷射混凝土回弹率较高，应该查找原因采取措施降低喷射混凝土回弹率。
表3 三维坐标法计算回弹率与称量法试验数据汇总
经过现场试验得出以下结论：①经过三组基本试验和三组比对试验的试验结果数据比对分析，多方量试验时三维坐标法测量回弹混凝土质量对与称量法测量大致相同，偏差范围基本在1%以内，对于回弹率的测量较准确。在测量方量足够大时三维坐标法测试回弹率和称量法接近，在测量方量为1m3-2m3时差别较大，为称量法局限性造成的误差。②三维坐标法试验和称量法试验人工需求量相差较大，称量法测量至少9人才能满足测量要求，且体力劳动量较大，称量时间较长，每次称量约30kg，每次称量时间在2分钟，总耗时2方是4700kg，约157桶，约2.6小时。三维坐标法总共需要3人可满足测量要求，虽测量人员在布设测量桩耗时较多，但布桩总耗时1小时左右，远远低于称量时间。且相对于测量整个循环而言，称量法可操作性和时间效率远远低于三维坐标法。对于测量总量相对较大的试验，三维坐标法的回弹率结果与实际结果偏差更小，且对于实际回弹率的反应更加贴近实际，优势更明显。③称量法检测还受掌子面冒水影响，造成称量法无法适应现场检测环境，不能检测或者与实际结果偏差较大。④三维坐标测量法测量喷射混凝土回弹率，对现场正常施工的影响和施工进度影响较小，方便随时测试。综上所述：三维坐标法测量喷射混凝土回弹量有着传统方法不可比拟的优点，可在施工中推广。
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