喷射混凝土的施工工艺、施工过程及存在的问题.doc

2009年度论文（技术总结） 喷射混凝土的施工工艺、施工过程及存在的问题喷射混凝土的施工工艺、施工过程及存在的问题内容提要：文章对喷射混凝土施工工艺、施工过程及存在的问题进行探讨，结合施工实际对隧道工程喷射混凝土施工提出建议。 关键词：喷射混凝土；回弹率；厚度；强度；喷咀1前言随着国家交通基础建设投资力度的加大和人们对环境保护的日益重视，隧道工程建设呈现较大增长趋势。据有关资料显示，我国已建成铁路隧道5300余座，总长度约4000km；公路隧道1800余座，总长度约750km，是世界上隧道工程最多的国家。科学技术的发展，大量的新材料、新工艺、新设备、新技术不断应用于工程中，同时，隧道施工技术也在超长、大跨度、防水、穿过不良地层等方面取得了长足的进步，涌现出了大量的科技成果。锚喷构筑法在技术上有采用速度较快，支护及时、支护质量较好、强度高、密实度好、防水性能较好；省工、操作较简单，支护工作量减少；施工灵活性很大，可以根据需要分次喷射混凝土追加厚度，满足工作设计与要求等优点。2.喷射混凝土施工工艺 喷射混凝土施工工艺分为干喷法和湿喷法两种：所谓干喷法是将水泥、砂石料和速凝剂按一定的比例拌合均匀后，装入喷射机内，用高压风将干料通过输料管送到喷嘴，在此处与水混合后，高速喷射到岩面上干喷法的缺点：1、不能准确控制水灰比，从而影响混凝土的均匀；2、由于料流的速度较快干料与水搅拌时间短，使水泥的水化作用不够充分，从而影响混凝土的强度；3、操作时粉尘多，而且回弹量大；4、干料与输料管之间会摩擦产生静电影响操作。为解决这些问题，近年来国内外右研发了一种混凝土湿式喷射法。湿喷法是预先将混合料加水拌合好，然后装入湿式喷射机，通过输料管达到咀处再加入液态或水溶性速凝剂后喷射到岩面上。与干喷法相比，湿喷法有以下优点：1、由于混合料先加水拌合，故能较为准确地控制水灰比，水宁德水化作用也比较充分；2、可以提高混凝土的强度，并且可减少粉尘及回弹物生产效率也大为提高。但是，由于湿喷法工艺设备比较复杂，输送距离也比较短，而且耗风量大，同时不适宜于渗水的地方，因此尚未全面推广应用。在应用锚喷支护的地下工程，开挖时一般采用光面爆破，锚杆和喷射混凝土也应在地下工程开挖后尽快施工，对于地质条件较好的围岩可先打锚杆或架设钢筋网，在喷射混凝土；对于比较破碎、松散或受水和空气作用易蚀变潮解的岩层，在开挖后应立即喷射混凝土，或喷射一薄层混凝土作临时支护，随后在打锚杆或架设钢筋网，再加喷一定厚度的混凝土，使其成为永久性支护结构。喷射混凝土施工准备工作主要包括：1、检查隧道的开挖尺寸，欠挖者予以处理，满足设计要求;清除墙角及拱脚虚渣，并用高压水冲洗岩面，如有滴水现象应及时处理；3、做好回弹物料的回收利用安排；4、做好机械就位和场地布置工作，特别注意保证运输线路的畅通；5、在未上料之前，应先运行混凝土喷射机，开启高压水和高压风，如喷咀的风压正常喷出的风水呈雾状，如喷咀的风压不足，可能出现料口堵塞，二如果喷咀不出风，则可能是输料管堵塞，这些故障都应及时予以排除，然后开启电机，在喷射机运转正常后才进行喷射。喷射混凝土作业应分段、分步、分块，按先墙后拱，自下而上进行。喷射时喷咀要反复慢慢的做螺旋运动，螺旋直径约2030厘米 以使混凝土喷射密实。为保证喷射质量，降低回弹率和减小粉尘，喷射作业时应注意以下问题：（1）要掌握好喷咀与受喷岩面的距离和角度。喷咀与受喷岩面的距离以0.61.2米为宜，距离过大或过小都会导致回弹量增加；喷射时喷咀应垂直对准受喷岩面，否则，会使混凝土分离，并导致喷层表面不平整，且回弹物增加。（2）要调整好风压。喷射混凝土的各项工艺参数应由试验或工程实践确定并结合实际随时调整，其中风压时特别重要的参数，风压的确定直接影响喷射混凝土的质量。风压过大，喷射速度过高，不但增加回弹物，而且水泥的损失多；风压过小，喷射力弱，就会导致喷射混凝土密实性不好。因此，应根据实际情况，适当调整风压。（3）要正确确定一次喷射厚度。喷射混凝土作业是分层进行的，一次喷射厚度要得当，如一次喷射的厚度过大，混凝土就会由于自身的重力产生开裂脱层或坠落；如有一次喷射厚度过小则不能在受喷岩面上形成一个塑性底层，石子不能嵌入灰浆中，从而使回弹物增加。铁路隧道工程施工技术规则（简称规则）规定；混凝土一次喷射厚度，一般拱部为35厘米，边墙为510厘米。（4）要确定好两次喷射的时间间隔。两次喷射间隔时间，应根据水泥的品种、施工温度和有无掺入速凝剂等因素，石混凝土凝结情况而定。间隔时间不易过短后一次喷射应在前一次喷射混凝土终凝后进行，若终凝后间隔一个小时才进行再次喷射，受喷面应用水、风冲洗干净才能进行下一次喷射。此外，喷射混凝土的效果与隧道开挖轮廓线是否平整有很大关系。隧道开挖轮廓线不平整时，不仅施工困难，用料多，而且回弹物也增加。所有用喷射混凝土支护时，要采用光面爆破配合施工。3.喷射混凝土存在的一些问题首先是回弹率。在喷射混凝土的过程中，混凝土以很高的速度喷向岩面，其中的一部分石子带着一定量的水泥浆就会反弹回来，所以，回弹时不可避免的。关键时采去怎样的措施来降低回弹率，具体措施在前面有述。铁路隧道工程施工技术规则规定，在正常情况下的回弹率，一般隧道拱部为20-30%，边墙为10-20%。其次是能否保证混凝土本身的密实及混凝土与围岩粘合密实问题。这关系到混凝土能否起到预期作用，虽然混凝土以调整喷射到岩面上，但由于有回弹物，使混凝土某些部位不能完全密实，与围岩不能完全密粘。特别时向下喷射时，回弹物由于重力作用又落回到混凝土中，从而使该层的混凝土配合比不准确，由于骨料增多，混凝土骨架不能被砂浆充分填实，就比较松散，甚至与围岩不密粘。为保证混凝土本身的密实，根本途径时减少回弹量。同时，要根据施工条件在必要时调整混凝土的配合比，并及时清理回弹物，不使其落入混凝土中。为保证喷层与岩面粘结密实：第一、喷射前应注意清除浮石、冲洗或吹洗岩面，对滴、漏水必须提前处理；第二、在分层喷射时，要把前一层表面回弹清除干净，在开始下一层喷射，紧贴围岩或向已结硬的混凝土喷射时，宜采用接近砂浆的配合比以减少回弹量，保证混凝土密实。最后是混凝土作业的防尘问题。由于目前多采用干喷法，在喷射作业时产生粉尘是必然的，而水是碱性物质，对人的呼吸器官右一定的危害，所以，喷射施工中应采取如下防尘措施：a、控制砂石料的含水率。当砂石料的含水率控制在4-5%时，作业时粉尘浓度可控制在5毫克/米3以下；b、加强通风，尤其采用混合式通风（是以一台风机将新鲜空气经风管送入作业面，另一台风机将污浊空气经风管排除洞外，是一种以抽为主，以压入为辅的配合式通风）方式最佳c、加长扰料管，即在喷咀到出口之间接一段0.51.0米的管子，使干料与水混合后有一充分湿润和混合的过程，这对降低粉尘浓度和提高混凝土的质量均较为有利；d、可将喷咀改为两路进水，如水环采用一路进水，则靠近进水管一侧水压较高，向干料进水较多，而远处则相反。这样就会导致干料湿润不均匀，出现料束半干半湿的现象，这不仅影响混凝土的质量，也时产生粉尘的原因之一。若改为两路进水，则这种现象将大为改观；e、严格控制风压。风压过高不仅增加回弹量，而且也会提高粉尘浓度。另外，还要避免用户过多，致使主风管负荷过重，从而影响风压波动，除粉尘过多以外，还会导致堵管故障，因此，在可能的情况下，喷射作业最好单独铺设风管，以保证喷射混凝土作业的顺利进行；f、改进喷射混凝土的施工工艺。如采用湿喷法，可以基本控制粉尘飞扬，从而改善工作条件；g、加强个人防护。使用压风呼吸器，将高压风通过呼吸器过滤减压、净化，供喷射作业面工作人员呼吸用，可以避免吸入粉尘，保证人员的健康。4.结束语目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土，喷射方式主要有干喷和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、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，同时在围岩变形过程中，通过围岩自承体系和支护结构对围岩变形进行控制，达到让围岩变形的适度释放而不是彻底释放的目的。在上述过程中，喷射混凝土的作用可分成两个阶段：(1)喷射混凝土施作初期，从材料结