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史上最全:隧道工程喷射混凝土施工技术

发布日期:2018-04-16 浏览次数:

史上最全:隧道工程喷射混凝土施工技术



 

喷射混凝土技术在隧道工程中应用较为广泛,它主要是使用混凝土喷射机,将掺有速凝剂的混凝土按照一定的混合比例和程序进行拌和,然后经过高压喷嘴喷射到隧道围岩表面,使混凝土快速固结形成一种高密度、高强度的支护结构。

一、喷射混凝土在隧道工程中的作用

目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射普通混凝土或喷射钢纤维混凝土,喷射方式主要采用干喷和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、质量好(强度高、密实性强)、操作简单、灵活性大等优点,特别是在软弱围岩地质条件下,配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护,其优点更为明显。就新奥法原理而言,容许围岩产生变形,同时在变形过程中,通过围岩自承能力和支护结构对围岩变形进行控制,达到让围岩变形适度释放而不是彻底释放的目的。



 

二、喷射混凝土施工工艺


干式混凝土喷射机工作示意图

 

干式喷射混凝土的施工工艺

干材料在搅拌站混合以后,使用压缩空气输送到高压喷嘴处,在喷嘴处与水、液态原外加剂和速凝剂混合,然后通过高压将混合物喷射出来,通常喷射的压力在0.60.7MPa。干喷的施工方法较为方便且流程简单,所需要的机械设备也比较少,只需要一台拌和机和干喷机。干喷施工的输送距离比较长,施工布置比较灵活,通常输送的距离可达到300m, 垂直距离也可以达到180m远。通常可以提前在喷射机中加入速凝剂,然后将其搅拌均匀。干喷混凝土的施工方法工作环境较差,粉尘的回弹量较大,而且在喷射过程中,有脉冲现象所以喷料的均匀性比较差。拌和用的水在喷头处才能与干粉结合,所以它的水灰比准确性在控制上较难,操作人员的施工经验、技术水平和临场应变能力对喷射质量有着较强的影响,所以施工质量的控制受人为因素影响较大,设计配合比也会受到回弹因素的影响,使实际的混凝土配合比存在一定差距。



 

湿式喷射混凝土的施工工艺

湿式混凝土喷射施工中,除了速凝剂以外,所有的原材料都在拌和站进行拌合均匀,然后再通过混凝土泵送到喷嘴处,在喷嘴位置与速凝剂混合后一起喷射出来,喷射的空气压力在0.60.7MPa。湿喷的混凝土喷射施工,对混合料的配合比控制较为容易,拌和也较为均匀,对水泥的水化非常有利,所以施工后的混凝土强度也较高。粉尘的回弹量较少,对施工环境没有影响。但是湿喷机的设备较为复杂,加入速凝剂也比较困难。能够实现的混合料输送距离和输送高度较小,对施工现场的工作面要求也较高,混合料在喷射过程中不能出现停机等现象,且喷射后也需要及时对设备进行清洗。

三、喷射混凝土施工重点环节的质量控制

原材料的质量控制

①喷射混凝土施工中所用到的拌和用水,应该为饮用水,它的酸碱值应该不小于4。用水中不能含有影响水泥固结硫酸盐和其它有害物质。

②喷射混凝土所用的水泥应该具有较好的和易性,且具有较高的强度,应该首先选择硅酸盐水泥,其次是矿渣硅酸盐水泥。

③骨料的表面要粗糙、干净。骨料的粒径要均匀且在规定范围内。

④外加剂主要就是速凝剂,可采用对人体伤害较小的、符合标准的外加剂。



 

施工的质置控制

①风压的控制。施工时喷射混凝土的输料管长度应该控制在规定范围以内,喷嘴与出料口的高差要控制在5m以内。

②喷射角度的控制。在受喷面较为平整时,喷嘴尽量与喷面垂直,如果受喷面比较不平,应该尽量与受喷面保持垂直的喷射角度。如果喷射混凝土的角度不垂直,会影响混凝土的密度,并加大回弹量,造成过多的浪费。

③喷射距离。为了保证混合料的充分拌和,可以在喷头上接出一段塑料管,也可以保护操作人员不被回弹料伤到。

④喷射方法。为降低喷射后的混凝土发生下滑和脱落问题,喷射工作可采取分段、分块或者分部进行的方式。

⑤喷射的厚度控制。喷射混凝土的厚度要严格按照设计的温度进行,可以将钢筋头焊接在钢拱架或者其它支护架上,来作为喷射混凝土厚度的标志物。在局部喷射部位,如果有混凝土过厚的问题,应该在挂防水板之前将混凝土剔除,以避免对防水板造成破坏。



 

养护的质量控制

喷射混凝土施工完成之后,为了防止混凝土水化热而引起温度裂缝,影响混凝土的强度,应该及时进行养生。在混凝土终凝后2h,便可采取洒水养生的方式,养护的时间不能小于14d,可根据混凝土表面的湿润情况来确定洒水的次数和洒水量。

相关知识:

喷射混凝土,是用压力喷枪喷涂灌筑细石混凝土的施工法。常用于灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构的保护层。喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂,装入喷射机,利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后,以很高的速度喷向岩石或混凝土的表面而形成。

喷射混凝土干拌法

干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀,用压缩空气将其和速凝剂送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。此法须由熟练人员操作,水灰比宜小,石子须用连续级配,粒径不得过大,水泥用量不宜太小,一般可获得28~34兆帕的混凝土强度和良好的粘着力。但因喷射速度大,粉尘污染及回弹情况较严重,使用上受一定限制。

喷射混凝土湿拌法

是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴,再用压缩空气进行喷灌的方法。施工时宜用随拌随喷的办法,以减少稠度变化。此法的喷射速度较低,由于水灰比增大,混凝土的初期强度亦较低,但回弹情况有所改善,材料配合易于控制,工作效率较干拌法为高。

将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂,装入喷射机,利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后,以很高的速度喷向岩石或混凝土的表面而形成。

宜采用普通水泥,要求良好的骨料,10mm以上的粗骨料控制在30%以下,最大粒径小于25mm;不宜使用细砂。主要用于岩石峒库、隧道或地下工程和矿井巷道的衬砌和支护。

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中国砂石协会

2018年04月16日

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