铁路隧道混凝土损耗分析与控制

胡吉平

摘要：混凝土作为铁路隧道施工的主要建筑材料，其实际用量节超对项目成本影响很大。长期以来，因各种原因造成混凝土实际用量远超设计用量的问题一直困扰着施工企业，也是诸多铁路项目亏损的主要原因。本人根据相关文件及现场实际施工情况深入分析铁路隧道混凝土损耗情况及相应控制措施。

关键词：铁路隧道 混凝土损耗

一、定额角度分析

（一）喷射混凝土

2010版《铁路工程预算定额》和2017版《铁路工程预算定额》中，喷射混凝土综合损耗率均为22.4%，综合考虑了混凝土回弹因素，未考虑设计允许超挖回填和预留变形量回填因素。

（二）衬砌混凝土

2010版《铁路工程预算定额》中，Ⅰ、Ⅱ级围岩衬砌混凝土损耗率为46.9%，Ⅲ级围岩衬砌混凝土损耗率为22.4%，Ⅳ级围岩衬砌混凝土损耗率为19.3%，Ⅴ、Ⅵ级围岩衬砌混凝土损耗率为18.3%；而2017版《铁路工程预算定额》中，洞身衬砌混凝土损耗率统一为2%。

针对2010版《铁路工程预算定额》的铁路项目混凝土实际用量远超设计用量的问题，现结合某铁路项目的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道断面，就“预留变形量”和“允许超挖值”对混凝土超耗影响分析如下：

1.Ⅲ级围岩混凝土超耗分析

隧道Ⅲ级围岩“预留变形量+允许超挖值”增加混凝土工程量计算如下：

衬砌类型	部位		设计开挖半径（m）	扇形角度(º)	预留变形量值（cm)	允许 超挖值（cm)	砼厚度 (喷射+衬砌) （cm）	设计混凝土用量 (m3)	预留变形量增加混凝土 (m3)	允许超挖值增加混凝土 (m3)
Ⅲ级围岩	拱部	左侧	6.43	180	5	15	45	9.41	1.08	3.3
	边墙	左侧	9.93	12	5	10	45	0.96	0.11	0.22
		右侧	9.93	12	5	10	45	0.96	0.11	0.22
	小计							11.33	1.3	3.74
回填混凝土（预留变形量+允许超挖值）占设计混凝土量的百分比								44.5%

所以，不考虑仰拱“预留变形量+允许超挖值”情况下，Ⅲ级围岩洞身拱部及边墙“预留变形量+允许超挖值”的回填混凝土达设计量的44.5%，大于定额消耗损耗率22.4%。

2.Ⅳ级围岩混凝土超耗分析

隧道Ⅳ级围岩“预留变形量+允许超挖值”增加混凝土工程量计算如下：

衬砌类型	部位		设计开挖半径（m）	扇形角度(º)	预留变形量值（cm)	允许 超挖值（cm)	砼厚度 (喷射+衬砌) （cm）	设计混凝土用量 (m3)	预留变形量增加混凝土 (m3)	允许超挖值增加混凝土 (m3)
Ⅲ级围岩	拱部	左侧	6.43	180	8	15	45	9.41	1.74	3.32
	边墙	左侧	9.93	12	8	10	45	0.96	0.17	0.22
		右侧	9.93	12	8	10	45	0.96	0.17	0.22
	小计							11.33	2.08	3.76
回填混凝土（预留变形量+允许超挖值）占设计混凝土量的百分比								51.5%

所以，不考虑仰拱“预留变形量+允许超挖值”情况下，Ⅳ级围岩洞身拱部及边墙“预留变形量+允许超挖值”的回填混凝土达设计量的51.5%，大于定额消耗损耗率19.3%。

3.Ⅴ级围岩混凝土超耗分析

隧道Ⅴ级围岩“预留变形量+允许超挖值”增加混凝土工程量计算如下：

衬砌类型	部位		设计开挖半径（m）	扇形角度(º)	预留变形量值（cm)	允许 超挖值（cm)	砼厚度 (喷射+衬砌) （cm）	设计混凝土用量 (m3)	预留变形量增加混凝土 (m3)	允许超挖值增加混凝土 (m3)
Ⅲ级围岩	拱部	左侧	6.43	180	12	10	45	9.41	2.62	2.21
	边墙	左侧	9.93	12	12	10	45	0.96	0.26	0.22
		右侧	9.93	12	12	10	45	0.96	0.26	0.22
	小计							11.33	3.14	2.65
回填混凝土（预留变形量+允许超挖值）占设计混凝土量的百分比								51.1%

所以，不考虑仰拱“预留变形量+允许超挖值”情况下，Ⅴ级围岩洞身拱部及边墙“预留变形量+允许超挖值”的回填混凝土达设计量的51.1%，大于定额消耗损耗率18.3%。

二、施工角度分析

（一）超欠挖控制不力

《高速铁路隧道工程施工技术指南》中，平均线性超挖值在10-15cm，但实际施工中，超挖值平均达到20-40cm，甚至高达50-60cm，既增加了出碴量，还增加回填混凝土量。

（二）喷射砼回弹量大

《铁路工程预算定额》中，喷射混凝土综合损耗率均为22.4%，综合考虑了混凝土回弹因素。但实际施工中，受各种原因造成实际回弹量远大于22.4%。

（三）现场施工组织不力

项目物资管理不严，对分包商领用材料缺少相应的控制及核算，材料浪费现象普遍。

三、隧道混凝土超耗控制措施

隧道施工中，控制平均线性超挖、控制喷射混凝土回弹量、加强施工组织管理是控制混凝土超耗的有力措施。

（一）超欠挖控制措施

1.改变“宁超勿欠”的传统观念

“新奥法”的基本原则“控制爆破、及时支护、监控量测”等与隧道超欠挖的控制直接相关，“控制爆破”是隧道超欠挖控制的要点,不但使钻孔质量提高，炮孔误差减少,隧道开挖轮廓线成型质量提高，而且可基本消除爆破对围岩的挠动破坏影响。“及时支护”可以及早封闭围岩,避免隧道围岩应力的过度释放,从而避免隧道围岩节理性坍塌,形成过大的超挖量。同时，在现场施工中，应改变“宁超勿欠”的传统观念，树立“少超少欠”的观点，在规范容许的范围内，允许一定程度的欠挖，避免开挖轮廓线的无谓扩大，而使超挖得以减少。

2.优化爆破参数

爆破设计要遵守：炮孔布置便于提高机械钻孔效率；提高炸药能量利用率，以降低炸药用量；减少对围岩的扰动，控制好开挖轮廓，提高钻爆效果；在保证安全前提下，尽可能提高掘进速度。

3.提高测量精度

测量是控制超挖的基础，提高测量精度，提高画线精度是控制隧道超欠挖的重要措施。施工中，将开挖轮廓线即设计轮廓线放样于掌子面上，以降低或取消预留和放样误差，减少人为超挖现象。

4.加强人员培训

提高钻孔精度是防止超欠挖的最重要措施，为使超欠挖值控制在最小范围内，必须要加强对司钻人员的培训，熟练掌握钻孔技术，达到规定的孔位、孔深、倾斜度等；实行定人、定钻、定眼，提高劳动成效和管理水平。

（二）回弹量控制措施

喷射混凝土虽然只是一层较薄的混凝土，但由于其造价相对普通混凝土高，因此，控制好喷射混凝土的方量对于降低施工成本，也有重要意义。喷射混凝土主要的超方是由于喷射混凝土的施工工艺不可避免的引起喷射混凝土回弹造成的，而如何减少回弹量是解决喷射混凝土超方的主要途径。

1.采用湿喷工艺

湿喷工艺是采用与水混合好的混凝土成品直接喷至围岩上，较之老旧的干喷工艺有降低粉尘，改善作业环境，减少回弹量的优点，缺点是设备较干喷法复杂，许多施工队伍为降低设备投入的成本仍偷偷采用干喷法施工，虽然能够降低设备购入成本，但材料使用成本提高，此外恶劣的施工环境也有悖于以人为本的管理理念。

2.合理调整配合比

回弹量过大的原因主要还和混凝土的配合比有关，特别是粒径较大的粗骨料的占比，对回弹料影响较大。此外，外加剂的类别也是重要影响因素。所以，喷射混凝土的配合比应满足混凝土强度的情况下尽量采用粒径较小的粗骨料，并根据现场的配料-喷射时间添加合适的早强剂，以期获得较好的喷射效果。

3.喷射混凝土施工工艺

在使用喷射混凝土施工机械时，喷口与围岩的距离也是影响回弹量的一个重要因素，喷口距离围岩太近，混凝土未附着稳定就被后续混凝土冲走，而且回弹料也容易伤人；喷口距离围岩太远，混凝土相当一部分未达到围岩便下落，使有效附着的混凝土量较少。所以，要根据喷射机械使用说明，结合现场实际做试验段，对于拱顶、拱腰、边墙位置分别确定最佳的喷射距离；另外，对于手持式喷射口，工人由于自身安全及作业环境等原因，往往远离围岩，并未达到最佳喷射距离，因此改用机械化的喷射设备或者改善工人作业环境，做好工人的劳动保护是改善回弹量的重要途经。

参考文献

[1]杨超.关于隧道工程喷射混凝土施工的探讨[J].中国高新技术企业，2009

[2]王琪.喷射混凝土配合比设计及其质量控制[J].北方交通.2010(02):47-48