节省隧道混凝土的技术有哪些?在隧道工程中,为了降低工程造价、减少资源浪费,同时满足结构安全和耐久性要求,通常会采用多种技术来节省混凝土的用量。下面详细介绍几种常见的节省隧道混凝土的技术和方法:
一、优化混凝土配合比
选用优质原材料:
① 水泥:选择低水化热、低碱含量的水泥,控制水泥的细度和比表面积,在保证强度的基础上,减少水泥用量可以降低成本,同时提高混凝土的耐久性和稳定性。
② 骨料:选用级配良好、质地坚硬的骨料,控制骨料的粒径和级配,使其能在混凝土中形成紧密堆积,提高混凝土的工作性能和强度,减少混凝土的空隙率,从而在一定程度上减少混凝土用量。
③ 外加剂:添加高效减水剂、缓凝剂等外加剂,改善混凝土的工作性能,在保持混凝土流动性的前提下,降低水灰比,减少用水量,进而降低混凝土的收缩率,提高耐久性,也有助于节省混凝土。
掺加矿物掺合料:适量添加粉煤灰、矿渣等矿物掺合料,可改善混凝土的工作性能,部分替代水泥,在不降低混凝土强度的情况下,减少水泥使用量,降低成本,同时还能提高混凝土的抗渗性等性能。
二、采用先进的施工工艺
① 自填充衬砌构筑系统:日本佐藤工业研发的该系统采用自填充混凝土压注技术,无需振捣和管道切换,即可直接将混凝土填充至隧道顶部。通过对滑移式拱架设备和结构方面的改进,实现了混凝土浇筑高度的左右自动均衡,提升施工效率的同时,能精准控制混凝土用量,避免浪费。
② 旋臂式布料机与360潜望式浇筑装置:在台车配置旋臂式布料机,能使起拱线至拱顶单侧入料层数增加,实现拱部全覆盖式带压浇筑,缩短混凝土流动距离。360潜望式浇筑装置具备伸缩与旋转功能,可遥控控制,改变传统顶拱浇筑方式无法控制浇筑方向和流量的问题,有效消除围堰现象,大幅降低拱顶空洞概率,提升混凝土浇筑质量,减少因空洞等问题导致的混凝土二次填充量。
③ 湿喷台车喷射技术:湿喷台车集成泵送、喷射、行走、遥控等多种功能于一体。操作员可远程操控喷射臂,调整喷射位置和喷嘴角度,有效减少隧道内的灰尘和混凝土回弹现象,降低混凝土回弹率至10%以下,极大减少了材料的浪费。
三、精准的施工管理与设计
① 精确的工程量计算:利用BIM等技术建立隧道的三维模型,精确计算隧道的开挖轮廓和混凝土浇筑量,为材料采购和施工提供准确依据,避免过多采购混凝土造成浪费。
② 优化隧道设计:在满足隧道使用功能和安全要求的前提下,优化隧道的结构设计,如合理确定衬砌厚度、形状等。对于地质条件较好的地段,可适当减小衬砌厚度;采用新型的隧道结构形式,如部分装配式结构,减少现场浇筑混凝土的用量。
③ 严格的施工过程控制:加强施工过程中的管理,制定严格的混凝土浇筑操作规程,确保混凝土浇筑的连续性和均匀性,避免出现漏浆、跑模等问题导致混凝土浪费。同时,对混凝土的运输过程进行严格控制,防止混凝土在运输过程中出现离析、泌水等现象,影响混凝土的质量和可使用量。
通过上述技术组合应用,典型隧道项目的喷射混凝土超耗率可从199%降至120%左右,二衬混凝土超耗率从28%降至10%。需注意的是,技术选择需结合地质条件(如软弱围岩需优先超前支护)、施工设备(如湿喷机械手普及率)及成本效益综合决策。