土木工程混泥土施工组织设计.docx

目 录 1 概述1 2 施工准备32.1喷射混泥土材料及配合比32.2喷射混泥土技术4 3 喷射混泥土施工5 3.1 喷射混泥土准备工作53.2 喷射混泥土的性质6 3.3 喷射混泥土的种类6 3.4 设计原理8 3.5 施工注意事项10 3.6 机械操作要点10 4 钢钎维喷射混泥土134.1钢钎维喷射混泥土材料134.2施工工艺14 5 土钉墙中的重要应用155.1施工应用15 1喷射混凝土的施工概述喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合的混凝土拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面(岩面、模板、旧建筑物)上凝结硬化而成的一种混凝土。以这种作业方式达到衬砌的效果称做混凝土喷射支护。重要的施工工作面，在喷射混凝土前还锚以钢筋，喷射后，使钢筋、工作面及混凝土连接为一个整体，因此把这种加锚杆的喷敷工艺称为喷锚支护。喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土，而是在高速喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压密，同时又可采用较小的水灰比，因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与混凝土、砖石、钢材有很高的粘结强度，可以在接合面上传递拉应力和剪应力。喷射法施工还可在拌合料中加入速凝剂，使水泥在十分钟内终凝，使混凝土喷射后能立即获得强度。喷射法施工可将混凝土的运输、浇注和捣固结合为一道工序，不要或只要单面模板，加快了衬砌施工速度，并可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构，工序简单，机动灵活，具有广泛的适应性。因此，与一般浇注混凝土施工方法相比，它具有以下优点： (1)可以减薄衬砌厚度12-13，节约混凝土40左右； (2)节约了制作模板的材料及相关费用； (3)减少了岩石采掘量10-15； (4)施工方法简便，可节省劳动力约50； (5)加快了衬砌速度，降低了总衬砌成本。由于喷射混凝土在力学上、工艺上具有一系列特点，因而使得它的应用领域极为广泛，主要体现在以下几方面：1地下工程：矿山竖井平巷、交通隧道、水工隧洞和各类洞室(地下电站、地下仓库、地下影剧院等)的初期支护与最终衬砌。 2薄壁结构工程：薄壳屋顶、房屋建筑、储藏库、预应力油罐等。3修复加固工程：桥梁、海堤、烟囱、冷却塔、大坝、隧道、码头、房屋建筑的加固以及因其它因素造成损伤的建筑结构的修补。 4岩土工程：边坡、堤岸、涵洞、水库、深基坑和防波堤等的护壁。5耐火和防护工程：热工炉窑的建造与修补及各种钢结构的防火防腐层2 施工准备 2.1混泥土是最基础的材料，也是施工的关键所在。判断喷射混凝土是否为耐久性混凝土，最主要的要看其配合比是否按照耐久性混凝土进行设计，其施工工艺与普通混凝土施工工艺无太大差别。 (1)速凝剂进入工地（或混凝土搅拌站）的检验项目应包括密度（或细度），凝结时间、1d抗压强度，符合要求方可入库、使用。 (2)喷射混凝土施工应选用与水泥适应性好、凝结硬化快、回弹小，28d强度损失少、低掺量的速凝剂品种。 (3)喷射混凝土施工时，应采用新鲜的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，不得使用过期或受潮结块的水泥。 (4)喷射混凝土宜采用最大粒径不大于20mm的卵石或碎石，细度模数为2.83.5的中砂或粗砂。 (5)钢纤维喷射混凝土中的钢纤维宜采用普通碳素钢制成，其品种、规格、性能应符合设计要求；钢纤维的抗拉强度不得小于380MPa，并不得有油渍和明显的锈蚀。2.2技术要求 (1)速凝剂的掺量一般为2%8%，掺量可随速凝剂品种、施工温度和工程要求适当增减。 (2)喷射混凝土的经验配合比为：水泥用量约400kg/m3，砂率45%60%，水灰比约为0.4。 (3)喷射混凝土的 平均厚度大于设计厚度； 检查点数的60%及以上大于设计厚度； 最小厚度不得小于设计厚度的1/2，且不小于3cm。 (4)喷射混凝土后应进行养护，避免受低温、干燥、急剧温度变化等影响。 (5)喷射方式应符合设计要求，施工时应分段、分片，由下而上，依次进行。混合料应随拌随喷，喷层厚度符合设计要求。 (6)湿喷方式的喷射混凝土拌和物的坍落度应符合设计配合比要求。施工单位每工作班对坍落度的检验应不少于一次。(7)喷射混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比调整材料用量，提出施工配合比。对砂、石含水率的测试每工作班不少于一次。(8)喷射混凝土原材料每盘称量的偏差应符合如下规定，且每工作班复称抽查不少于一次。水泥允许偏差：2%；粗、细骨料：3%；水、外加剂：2%。各种衡器的检定，雨天或含水率有显著变化时的要求，同衬砌混凝土施工工艺3 喷射混泥土施工3.1喷射混凝土施工现场，应作好下列准备工作：(1)拆除喷射混凝土施工作业区的障碍物，对不能拆除者，应采取措施，予以保护； (2)当水平喷射高度超过1.5m，或向上喷射高度超过3m时，应搭设工作台架，台架宽度不应小于1.5m，外缘必须设有栏杆;(3)喷射机司机与喷射手不能直接联系时，应配备联络信号装置；(4)喷射作业区应有良好的通风和足够的照明装置。喷射混凝土施工设备的布置应遵守下列规定： 1.在条件允许的情况下，应缩短混合料搅拌机与喷射机之间的距离；2.喷射机至喷射混凝土作业面之间的距离不宜大于60m，以减少喷射作业中的堵管，提高工作效率；3.使用移动式空气压缩机供风肘，空压机与喷射机之间的距离不应小于20m，以减少空气压缩机运转时噪声对喷射机操作的干扰；4.使用压力水箱向喷头供水时，水箱宜置于喷射机司机视线的范围内，以便调节和控制水箱压力3.2喷射混泥土的性质(1)喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好等特点。它能较好的填充岩块间裂隙的凹穴，增加围岩的整体性，防止自由面的风化和松动，并与围岩共同工作。(2)与普通模筑混凝土相比，喷射混凝土施工将输送、浇筑、捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速、简洁。(3)喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在10min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后可达2MPa,16h后达5MPa,24h后可达78MPa,4d达到28d强度的70左右。(4)实验表明，喷射混凝土与模筑混凝土相比，其密实性和稳定性要差一些。(5)喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点3.3喷射混泥土的种类喷射混凝土有两种不同类型：干拌混合物和湿拌混合物。在干拌混合物中，除了水以外，将所有其他组份混合，干拌混合物通过输料管在喷嘴口再与水混合由压缩空气一起喷出。在湿喷工艺中除了速凝剂外，其他所有组分包括水在搅拌机中混合，制备的混凝土被输送到喷口，在喷口处加入液体速凝剂由压缩空气喷射到接受面上。由于这两种方法在用水量上的差异，湿喷工艺的水灰比(W/C)一般高于干喷的喷射混凝土，这就会产生较高的孔隙率和渗透性以及较低的强度。湿喷混凝土的耐久性相当于相应的干喷混凝土。最近，由于复合使用超塑化剂和硅灰，开发了具有优质粘结性能的湿拌喷射混凝土。采用湿拌工艺，使喷射混凝土能很好地适用混凝土建筑物的修复。一.概述喷射混凝土用于地下施工时，其性能应满足工程的一些基本要求，如具有早期强度，厚层施工时不产生位移等。为满足这些要求，干混或湿混喷射混凝土都应加入速凝剂。目前，市场有不同种类的速凝剂，这些速凝剂具有各自不同的化学组成，对混凝土的凝结时间和早期强度具有不同的作用。不考虑其他的应用，对于如何评价速凝剂的作用目前还没有一致的意见。水泥浆试验方法(维卡仪和Gillmone针仪)被用来研究水泥与速凝剂之间的相容性。但是，这些方法的效果目前还存在争议。使用速凝剂掺入干混或湿混喷射混凝土中进行厚的衬板,特别是顶板施工，其目的是提高混凝土的早期强度以满足设计要求。但是，也会间接影响混凝土的其他性能，如：(1)直接参与水泥凝结的反应，防止产生稠度的突然变化。(2)直接与拌合水反应,促使拌合物变稠。(3)增加拌合物的触变性。(4)在新拌浆体中没有流变反应，但使硬化相会有所改变。(5)影响回弹和起灰量(干混)，及最终强度。(6)在干混施工中选择特殊的速凝剂间接影响回弹和起灰量,速凝剂增加了拌合物触变性。例如提高了混凝土的塑性，减少了回弹,增加喷射颗粒的附着力。速凝剂对混凝土的早期强度的影响主要取决于其本身的化学组分、使用剂量、胶凝材料的化学成分、所含的矿物添加剂和使用温度。由于它们是在水泥化学组分的一定范围内发生作用，为了检验速凝剂的适应性和确定合理掺量，在每种情况下确定水泥与速凝剂的相容性是必要的。传统速凝剂的副作用是降低水泥的最终强度,与空白混凝土(不加速凝剂)相比较，28天强度明显下降(下降幅度是20%50%)。掺量越大，副作用越大。但是，新一代的速凝剂(无碱型)能够克服这一缺点，也减轻了碱的危害。因此，了解喷射混凝土速凝剂的性能和评价其性能最合理的试验方法是非常重要的。3.4喷射混泥土的设计原理 (1)支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度较高，可达200kg/cm2以上，因此能起支撑地压作用。又因其中掺有速凝剂，使混凝土凝结快，早期强度高，紧跟掘进工作面起到及时支撑围岩的作用，有效地控制了围岩的变形和破坏。 (2)充填作用。由于喷射速度很高，混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石，大大提高了围岩的强度。(3)隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落;同时，由于围岩裂缝中充填了混凝土，使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度，也不致因水的作用而使得原有的充填物流失，使围岩保持原有的稳定和强度。 (4)转化作用。由于前三个作用的结果，不仅提高了围岩的自身支撑能力，而且使混凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一体，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用。从根本上改变了支架消极承压的弱点。 (5)为使喷射混凝土有一定的力学性能和耐久性以及早期强度，喷射混凝土设计的最低强度不应低于15MPa,一般设计强度为20MPa,1d龄期抗压强度不应低于5MPa。 (6)喷射混凝土支护的设计厚度。若厚度作为防治围岩风化、侵蚀，不得小于30mm,若作为支护结构，不得小于50mm;若围岩含水，不得小于80mm;为防止混凝土由于收缩裂纹而剥落并妨碍喷射混凝土的柔性特点的发挥，以及减少在软弱围岩中发生较大的变形压力，喷射混凝土最厚不宜超过200mm。(7)喷射混凝土中含有较多的大小适中、分配均匀、彼此不串通的气泡，故提高了抗渗性。(8)采用水泥裹沙喷射工艺时，除应实验确定总的水灰比之外，还应注意试验选择最佳造壳水灰比。 (9)拌制SEC砂浆应采用强制式搅拌机，以缩短搅拌时间和改善造壳效果。尤其第二次加水后的搅拌时间不能过长，要加以严格控制。3.5施工注意事项 (1)用压缩空气或压力水将所有待喷面吹净，吹除待喷面上的松散杂质或尘埃； (2)保证喷射速度适当，以利于混凝土的压实； (3)使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90，以便获得最大的压实力和最小的回弹； (4)正确地掌握喷射顺序，不使角隅处及钢筋背面出现蜂窝或砂囊； (5)当开始或停止喷射时，给喷射机司机以信号，当料流不能从喷嘴均匀喷出时，也应通知喷射机司机停止作业； (6)及时清除受喷面上的砂囊或下垂的混凝土，以便重新喷射； (7)喷射工作结束时，认真清洗喷嘴。 (8)待喷面的准备工作在修理损坏了的结构时，首先要清除掉松散物质，用压力水彻底冲洗，再将积水吹走。3.6机械操作重点 (1)喷射机的操作喷射机的操作可影响回弹、混凝土的密实性和料流的均匀性。要正确地控制喷射机的工作风压和保证喷嘴料流的均匀性。喷射机处的工作风压应根据适宜的喷射速度而进行调整，若工作风压过高，即喷射速度过大，动能过大，使回弹增加，若工作风压过低，压实力小，影响混凝土强度，喷射机的料流要均匀一致，以保证速凝剂在混凝土中均匀分布。(2)喷嘴与受喷面间的角度：在喷敷平整的受喷面时，喷嘴与受喷面垂直，在喷射内部角隅时，应在两个受喷面夹角处，喷嘴沿角平分线方向进行喷敷，随着角隅已被填满成一个曲面后，再向两侧壁面逐渐延伸，然后，按与壁面成90的角度进行喷敷，对外部角隅，可将喷嘴垂直地先对准一个受喷面喷敷，然后再喷敷角隅的另一侧。 (3)喷嘴与受喷面间的距离：喷嘴与受喷面的最佳距离一般为0.81m。喷嘴指向一个地点的时间不应过久，因为这样会增加回弹并难于取得均匀的厚度，好的喷敷方法是横过混凝土面将喷嘴稳定而系统地做圆形或椭圆形移动，喷嘴有节奏地做一系列环形移动可形成均匀的产品和最少回弹，喷射手所画的环形圈应为横向4060cm，高1520cm。 (4)分层喷射对于新鲜喷射混凝土，其抗拉强度和粘接强度都很低，一旦喷射混凝土的自重大于其与受喷面的粘接强度时，即出现下垂及脱落，因此需要分层喷射，前后层喷射的间隔时间为24小时，一次喷射厚度以喷射混凝土不滑移，不坠落为度。 (5)施工缝的留置要使喷射混凝土使用成功，合理地设置施工缝是重要的，对于厚度为75mm的喷层，宜在200300的宽度范围内喷筑成斜面，当喷层厚度增大时，斜面宽度应相应增加，在倾斜的喷射面上，清除浮沫和回弹物后，用压力水冲洗湿润。 (6)表面整修喷射面自然整平，不论从结构强度和耐久性方面来讲，都是可取的，进一步追加整修往往是有害的，它能损害喷射混凝土与钢筋之间或喷射混凝土与底部材料之间的粘结，且在混凝土内部产生裂缝，然而，喷射面自然整平过于粗糙，要求表面光滑和外形美观的地方，必须使用特殊的整平方法，即在混凝土初凝后（即喷射后1520分钟）用刮刀 (7)将模板或基线以外多余的材料刮掉，然后再用喷浆或抹灰浆找平。在喷敷最后一层混凝土时，喷射手常常借助导线和导板取得一致的断面。另一控制厚度均匀的方法是先喷筑一些混凝土条，然后在他们之间喷至适当厚度，这些条要先硬结，随后在条带中间区域用新鲜混凝土填充，硬结的条带作为抹平时的导轨。喷射混凝土的养护喷射混凝土终凝两小时后，应喷水养护，养护时间不少于14昼夜，冬季施工时，喷射混凝土作业区的气温不应低于5，拌合料进入喷射机时的温度不能低于5。 (8)检验和验收严格按照甲方、监理、设计、总包单位的要求及有关规范的质量要求进行施工。每个分部、分项工程施工前，现场负责人、技术负责人都要向施工班组作详细的技术交底，对关键部位和工序、容易出现问题的部位和工序更要特别强调，详细说明。喷射混凝土所用的材料如水泥、砂子、石子、速凝剂等进场时必须有合格证、材质单等质量保证文件，不合格品严禁进场使用，若使用商品混凝土，则必须有相应的技术资料和试验数据.做好喷射机械的管理维护，每天的喷射作业完成后，必须将喷射机及喷嘴、料斗清理干净，确保机械正常使用。 4 钢钎维喷射混凝土 4.1 钢钎维喷射混凝土的材料 (1)喷射混凝土常用的钢纤维，其直径一般为0.250.40mm，长度为2030mm，长径比一般为60100。不同品种的钢纤维具有不同的功能，适用于不同的场合。如碳素钢纤维用于常温下的喷射混凝土；不锈钢纤维则可用于高温下的喷射混凝土，端头带弯钩的钢纤维具有较高的抗拔强度，当比平直的纤维掺量少时，也能获得相同性能的喷射混凝土。 (2)钢纤维喷射混凝土对水泥的技术要求，主要包括水泥品种、强度等级和水泥用量三个方面。一般采用强度等级为42.5MPa普通硅酸盐水泥，每立方米混凝土中的水泥用量为400kg左右。 (3)由于在混凝土中掺加了一定长度和直径的钢纤维，并要求粗骨料完全被钢纤维包裹，以保证其具有良好的力学特性。因此，粗骨料的最大粒径应根据掺入钢纤维的长度来确定，但一般不超过10mm。无纤维混凝土与普通混凝土一样，抗压强度高，但抗拉强度低，其拉、压强度比同样仅为1/10左右，为改善混凝土的性能，提高混凝土拉压强度比，人们常常在混凝土内添加各类增强纤维。 (4)常见的混凝土增强纤维有钢纤维和非钢纤维，非钢纤维又分为高弹纤维,如碳纤维、芳族聚酰胺纤维、石棉纤、玻璃纤维等。低弹纤维。聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、维纶纤维、聚酰胺类纤维等钢纤维喷射混凝土是在喷射混凝土中加入钢纤维，弥补喷射混凝土的脆性破坏缺陷，改善喷射混凝土的物理力能。 (5)钢纤维的生产方法通常有钢丝切断法、薄钢板切断法、铣削法、熔抽法及扎制法。作为混凝土增强材料，钢纤维在投入搅拌机之后，其形状、尺寸要能均匀的分散到混凝土中，同时喷射混凝土要容易输送，喷射。(6)若钢纤维过长、过细，搅拌过程中钢纤维集结，并在喷射过程中易堵塞管道。反之，若钢纤维过短、过粗，运输、搅拌过程中易与混凝土分离下沉，不能均匀分布于混凝土中，起不到有效增强作用。通常在喷射钢纤维混凝土中，钢纤维的直径以为0.30.6mm，长度为2040mm,长径比为4060之间，钢纤维的体积参与量为1%2%之间。为增大钢纤维与混凝土的黏结力，通常可改变钢纤维的表面特征，其几何形状、端面形式多样。 4.2施工工艺 (1)钢纤维喷射混凝土的配合比设计，首先应满足使钢纤维均匀地分布于喷射混凝土中，根据国外有关资料介绍，钢纤维喷射混凝土可按照抗拉强度配制。 (2)为使钢纤维均匀分布于混凝土中，必须使钢纤维具有适当的长径比，一般均不应超过纤维的临界长径比值。当使用单根状钢纤维时，其长径比不应大于100，一般掌握在6080范围内比较适宜。对每一种规格的钢纤维与每一种混凝土组分，均存在纤维量的最大限值。若超过此限值，则钢纤维在拌制过程中会互相缠结。钢纤维喷射混凝土中钢纤维的掺量以每立方米混凝土60100kg为宜。 (3)由于钢纤维喷射混凝土具有许多优良的物理力学性能，故可用于承受强烈震动、冲击动荷载的结构物的构筑，也适用于要求耐磨或不便配置钢筋但又要求有较高强度和韧性的工程中。根据众多钢纤维喷射混凝土的施工经验，这种混凝土的配合比与其他混凝土的配合比大不相同。其经验配合比为水砂石（质量比）=122。 (4)粗骨料粒径长度应不超过钢纤维长度的2/3。钢纤维混凝土的钢纤维体积不应小于0.5%。一般在0.52%内选择。拦制钢纤维混凝土不得采用海水，海砂，严禁掺加氯盐。除上述规定外，钢纤维混凝土所用其他材料，应符合现行规范中关于钢筋混凝土所用原料的规定。钢纤维混凝土的稠度可参考同类工程对普通混凝土所要求的稠度来确定。其塌落度值可比相应普通混凝土要求值小200mm，其维勃稠度值与相应普通混凝土要求值相同。 (5)喷射钢纤维混凝土，应选用经过实验检验的机械，主要问题是防止结团堵管。目前已有些钢纤维产品采用水溶性黏结剂将钢纤维黏结成片状，在搅拌过程中可以方便的分离成单一纤维，较好的解决了结团问题。 (6)钢纤维和基料必须拌合均匀，避免结团在喷射机拔料盘堵塞或堵管。方法是先将水泥、砂石拌合均匀，然后掺入钢纤维和速凝剂，再拌合均匀，装入运输车。钢纤维喷射混凝土操作同普通喷射混凝土，但输料管的磨耗大，一般要高于普通混凝土30%40%，尤其是拐弯处。可每班将胶管翻转12次，以延长胶管的使用寿命。 5 土钉墙中的重要应用 是一种原位土体加筋技术。将基坑边坡通过由钢筋制成的土钉进行加固，边坡表面铺设一道钢筋网再喷射一层砼面层和土方边坡相结合的边坡加固型支护施工方法。其构造为设置在坡体中的加筋杆件（即土钉或锚