摘 要：为解决隧道施工中混凝土湿喷回弹率较大、环境污染和质量不稳定等问题，结合某隧道工程实际情况，对其湿喷混凝土施工中湿喷机械手的具体应用进行深入分析，以期为相关人员及其它类似隧道工程的湿喷混凝土施工提供技术参考。
关键词：隧道;混凝土喷射;湿喷机械手;
作者简介：王建军(1984—),男，山西晋中人，本科，工程师，研究方向：筑路机械;
1工程概况某隧道工程的起迄桩号为DK170+300～DK183+594,总长约13.3 km, 属长大隧道。该隧道按双向单洞形式设计，围岩等级主要为III级，局部IV级和V级。该隧道穿越的地层以泥岩、砂岩和水平缓倾岩层为主，虽然其构造比较简单，但节理发育，岩体较为破碎，容易产生风化，在开挖过程中可能产生坍方或掉块。对此，在施工初期就需要进行可靠的支护，采用机具实施混凝土喷射。
2施工工艺2.1 设备选型该隧道进口施工过程中，需在初期借助小型机具实施混凝土的喷射，但实际施工发现小型机具施工会给周围环境中造成很大污染，且混凝土外加剂掺量控制不准确，容易产生盲区，进度较慢，难以达到施工要求；对此，引进了新型湿喷机械手，其最高速度可达30 m3/h, 同时配备拌和机与运输车。
2.2 混凝土制备喷射时使用的混凝土，其配合比在很大程度上决定了成型后的强度、厚度与回弹率。按照设计要求的强度选择好水灰比以后，配合比设计需将和易性与速凝剂类型选择作为重点，使坍落度保持在140～180 mm范围内，同时表现出良好黏聚性，并使回弹率处在15%之内。本次混凝土喷射施工将混凝土配合比确定如下：水泥∶水∶粗骨料∶细骨料∶减水剂∶速凝剂=460∶200∶681∶1 021∶4.6∶23。其中，粗骨料采用碎石，细骨料采用河砂，速凝剂采用MEYCO sA160型液体无碱速凝剂。
2.3 操作要点(1)对于喷射用混凝土，应满足以下要求：粒径在1.5 cm以内，且坍落度保持在140～180 mm以内。
(2)工作时风压应保持稳定，本次使用的机械手配有空压机，正常工作时风压保持在0.2～0.4 MPa范围内，风压大小与混凝土的和易性有直接关系，当混凝土的和易性良好时，需要的风压较小，而当混凝土的和易性较差时，则需要较大的风压。
(3)混凝土喷射开始前，将机械手移至作业区后，由机械手自带空压机对待喷射岩面实施清理，清除岩屑与浮尘，确保喷射的混凝土能和岩面之间良好粘结，保证喷射质量。
(4)机械手的操作者应有丰富经验，且操作熟练，喷射时，确保喷头和岩面始终保持垂直，并将两者的距离控制在0.8～1.2 m之内，使喷射分区域和分层进行。一般按照从下到上的顺序喷射，先初喷3～5 cm厚，然后通过复喷达到设计要求的厚度。
(5)混凝土喷射时，初喷厚度至关重要，虽然在混凝土中掺加了速凝剂，但达到初凝仍需要一段时间，所以如果初喷的厚度太大，则会使初喷混凝土在达到凝结之前就被复喷的混凝土覆盖，这样会产生很大的回弹。
(6)现场的操作人员应以具体喷射部位为依据，对实际的喷射速度与混凝土中速凝剂实际掺量予以严格控制。一般情况下，边墙处混凝土喷射按照18～20 m3/h的速率控制，混凝土中速凝剂的掺加量需控制在3%～5%以内；拱部混凝土喷射按照15 m3/h左右的速率控制，其混凝土中速凝剂的掺加量需按照7%控制。
(7)喷射时混凝土供料必须保持连续，如果喷射时发生停机，将导致喷头处被混凝土堵塞，不仅清理十分困难，而且还会延长作业时间。
(8)在混凝土喷射完成后，尽快将机械手移至作业区域以外，并严格按照相关规程对机械手进行维护与保养。
2.4 质量控制(1)因湿喷分层进行，且混凝土有良好附着性，所以湿喷完成的平整度与密实度均良好，可达到预期喷射效果。经实践可得，在湿喷中严格按照动大臂、移小臂原则进行操作，通过两者协调旋转，由操作人员严格控制小臂的实际行程速度，能使移动喷射从点到线，再从线到面，最终使喷射后的混凝土达到平整。
(2)对于喷射用混凝土，其强度从前期配合比设计阶段就开始着手控制。混凝土喷射时，机械手利用混凝土泵将混凝土输送至喷头，然后在机械手自带的计量输送装置作用下，对速凝剂予以精确的添加，确保各部位实际喷射的混凝土能和速凝剂之间良好结合，最终保证强度。混凝土厚度通过预埋钢筋和分层喷射来保证，以使喷射的混凝土将钢筋覆盖为准进行操作和控制。
(3)因机械手的喷头与大小臂都能自由转动，所以喷头和喷射面间距与角度都能始终处在最佳范围；另外，机械手配有空压机，可提供最大0.75 MPa的风压，由电动机进行驱动，可提供独立形式的供风系统，在施工中能使风压始终保持稳定；机械手还配有计量输送装置，能对速凝剂的掺加予以精确的控制，使实际掺量达到最佳；此外加之操作人员正确操作，能将喷射时的回弹率降至最低。
根据现场实际情况，通过实际用量和回弹量之间的对比，经计算可得拱部回弹率不超过10%,边墙回弹率不超过5%,远低于相关验收标准提出的要求，能极大的减少资源浪费，从而降低工程造价。
(4)采用机械水喷射混凝土的过程中，现场作业人员可以站在已经完成初支的地方，通过遥控装置控制机械手的喷头，能从根本上保证施工安全。在机械臂的支持下，能伸缩至子掌子面实施混凝土喷射，而机械手本体则停留在安全的地方，即便掌子面突然产生塌方，也不会给机械手造成破坏。
根据现场实际情况，喷射时现场粉尘浓度在2 mg/m3以内，工作面及作业区的空气情况均良好，基本没有粉尘存在，实现了对作业环境的有效改善。
3存在问题与建议3.1 问题(1)机械手造价昂贵，且需要整套采购，很多零配件现在都没有实现国产化，使维修养护方面的成本也很高。
(2)湿喷对速凝剂有着很高的质量要求，但国内速凝剂质量不够稳定，经常导致产生较大的回弹或一次性喷射厚度不足等，而使用进口的速凝剂会使成本增加。
(3)机械手的结构比较复杂，对操作与维护保养人员都有一定要求。
3.2 建议(1)尽快使机械手及其配件实现国产化，这也是未来的一个重要课题。
(2)对混凝土配合比予以持续优化，通过严格筛选和比较，选择有良好性能的国产速凝剂。
(3)加强对操作人员及维护保养人员的技术培训，提高他们的技术水平，以适应机械手施工要求。
4结 语综上所述，在该隧道工程施工中通过对湿喷机械手的引入，不仅保证了湿喷混凝土施工质量，而且还减少成本、提高效率、减少环境污染。因此，在隧道工程建设中，尤其是在长大隧道工程中，借助机械手进行湿喷作业，能从根本上解决粉尘、回弹和厚度等方面的问题，通过对湿喷机械手的不断推广，能提高隧道湿喷作业技术水平。
参考文献[1] 林涛，许辅瑶.混凝土湿喷机械手在长大隧道中的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2020,(6):147-148.
[2] 陈应强，黄力.湿喷机械手在桐梓隧道施工中的应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2020,(4):190-191+194.
[3] 迟作强，陈瑶.大型湿喷机械手在超大跨度公路隧道施工中的应用效果[J].筑路机械与施工机械化，2018,35(6):45-48.
[4] 李俊均.基于机械手施工的隧道湿喷混凝土质量主要影响因素研究[J].公路交通技术，2017,33(3):82-87.
[5] 闻庆权，孙鹏飞.CIFA CSS-3型混凝土湿喷机械手在隧道施工中的应用[J].建设机械技术与管理，2014,27(1):87-90.
[6] 赵华锋.大断面隧道PM500PC型机械手喷射混凝土配套施工技术[J].铁道建筑，2012(7):51-53.
声明：我们尊重原创，也注重分享。有部分内容来自互联网，版权归原作者所有，仅供学习参考之用，禁止用于商业用途，如无意中侵犯了哪个媒体、公司、企业或个人等的知识产权，请联系删除（邮箱：），另本头条号推送内容仅代表作者观点，与头条号运营方无关，内容真伪请读者自行鉴别，本头条号不承担任何责任。
混凝土湿喷机械手
传统喷浆作业存在操作手劳动强度大、工作环境差，施工精度和强度不能保证，工作效率低，回弹率高，施工人数多，施工成本高等问题。
混凝土湿喷机械手
近年来，混凝土湿喷机械手替代人工喷浆作业，成为井巷、隧道、涵洞等领域广泛使用的一种施工设备。混凝土湿喷机械手是利用高压空气喷射混凝土的设备，广泛应用于隧道全断面、道路边坡、地下工程、基坑等混凝土喷射支护作业。
混凝土湿喷机械手
混凝土湿喷机械手特点
生产率高：每小时30立方
喷射质量好：提高了混凝土的密实度、匀质性
回弹率低：回弹率可控制在10%以下
适应性好：四轮驱动工程底盘，适应复杂道路和各种隧道施工
操作简单：采用无线遥控操作
混凝土湿喷机械手
混凝土湿喷机械手