隧道施工如何节约混凝土?在隧道工程中,为了降低工程造价、减少资源浪费,并满足结构安全性和耐久性要求,通常采用多种技术来节约混凝土用量。以下详细介绍几种常用的隧道施工节约混凝土常用技术与方法:
1. 优化混凝土配合比
选择优质原材料:
①水泥:选择水化热低、碱含量低的水泥,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。这样既可以降低成本,又能提高混凝土的耐久性和稳定性。
②骨料:选择级配良好、坚硬的骨料,控制骨料的粒径和级配,使其在混凝土中形成紧密的堆积结构,提高混凝土的工作性能和强度,降低混凝土的空隙率,从而在一定程度上减少混凝土的用量。
③ 外加剂:掺加高效减水剂、缓凝剂等外加剂,可改善混凝土的工作性能,在保持混凝土流动性的同时,降低水灰比和用水量,从而降低混凝土的收缩率,提高耐久性,也有利于节约混凝土。
掺加矿物外加剂:适量掺加粉煤灰、矿渣等矿物外加剂,可改善混凝土的工作性能,在不降低混凝土强度的前提下,部分替代水泥,减少水泥用量,降低成本,同时提高混凝土的抗渗性等性能。
2. 采用先进的施工技术
① 自灌注衬砌施工系统:日本佐藤工业公司研发的系统采用自灌注混凝土技术,可将混凝土直接灌注至隧道顶部,无需振捣和管道切换。通过对滑拱设备和结构的改进,实现了混凝土浇筑高度左右自动平衡,在提高施工效率的同时,精确控制混凝土用量,避免浪费。
② 臂式混凝土浇筑机及360度潜望式浇筑装置:台车配备臂式混凝土浇筑机,可增加从拱线到拱顶的送料层数,实现拱顶受压全覆盖,缩短混凝土流动距离。360度潜望式浇筑装置具备伸缩、旋转功能,并可远程控制。改变了传统拱顶浇筑方式无法控制浇筑方向和流量的难题,有效消除了围堰现象,大大降低了拱顶脱空的概率,提高了混凝土浇筑质量,减少了因脱空等问题引起的二次灌浆量。
③湿喷台车喷涂技术:湿喷台车集泵送、喷涂、行走、远程操控等多种功能于一体。操作人员可远程操控喷涂臂,调整喷涂位置和喷嘴角度,有效减少隧道内扬尘和混凝土回弹现象,并将混凝土回弹率降低至10%以下,大大减少材料浪费。
3. 精准施工管理与设计
①精准工程量计算:利用BIM等技术建立隧道三维模型,精准计算隧道开挖断面和混凝土浇筑量,为材料采购和施工提供精准依据,避免混凝土采购过量造成浪费。
②优化隧道设计:在满足隧道功能和安全要求的前提下,优化隧道结构设计,例如合理确定衬砌厚度和形状。对于地质条件良好的地区,可适当减少衬砌厚度;可采用部分装配式等新型隧道结构形式,减少现场混凝土浇筑量。
③严格施工过程控制:加强施工过程管理,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,避免漏浇、跑模等问题造成混凝土浪费。同时,严格控制混凝土运输过程,防止运输过程中出现离析、渗水等现象,影响混凝土质量和可用量。
通过以上技术的综合应用,典型隧道工程喷射混凝土超耗率可由199%降低至约120%,二衬混凝土超耗率可由28%降低至约10%。需要注意的是,技术选择需要结合地质条件(例如软弱围岩需要优先超前支护)、施工设备(例如湿喷操作机的普及)以及成本效益。