湿法喷射钢纤维混凝土作为永久支护的运用

湿法喷射钢纤维混凝土作为永久支护的运用摘要：本文介绍了湿法喷射钢纤维混凝土作为永久支护在××辅助洞中的应用，并根据××辅助洞的实际情况总结出湿法喷射钢纤维混凝土的施工方法、措施以及施工注意事项，为以后规模使用湿法喷射钢纤维混凝土取代模注混凝土作为隧道永久支护施工提供参考。1工程背景××水电枢纽工程辅助洞为全长17.5公里的特长公路隧道，一般埋深1500～2000米，最大2375米，具有洞线长、埋深大、突水突泥、高地应力、独头掘进长特点。洞身走向N58°W，近似垂直横穿××山脉，分别穿越三迭系上统、中统、下统，其中又以中统的T2b（白山组）、T2z（杂谷脑组）和T2y（盐塘组）为主（大约占全洞段的90%），并以T3、T1等相互交叉间隔其间。辅助洞西端断层密布，段内地层支离破碎。钢纤维混凝土具有改善混凝土的脆性，增加韧性，提高混凝土抗拉、抗剪和抗冲击力的性能。全洞段工程除了1857.9m进行模注混凝土支护以外，其余洞段均以喷射钢纤维混凝土为主进行永久支护，占全洞段的89.4%。2喷射混凝土支护参数在××辅助洞的支护中，喷射混凝土支护参数如表1：表1喷射混凝土支护参数围岩类别强度等级厚度（cm）模筑厚度（cmm）备注IICF2510IIICF2515IVCF251560全洞合计18557.9mmVCF2518（4cm素砼）603喷射钢纤维混凝土施工工艺3.1喷射混凝土组分选用①速凝剂:选用跨越2000砼液体速凝剂，在环境温度为20℃时，掺有速凝剂的水泥浆初凝时间<3分钟，终凝时间<10分钟。②减水剂:跨越2000掺高效减水剂，减水率≥15%。③水泥:采用峨胜牌P.O42.5R水泥④钢纤维:采用砼盾切断型钢纤维，长度30mm，直径0.6mm，抗拉强度＞1000Mpa。⑤骨料:粒径以5～10mm为宜，最大粒径不超过15mm。3.2配合比确定湿法喷射钢纤维砼配合比如表2:表2喷射钢纤维砼配合设计强度水灰比坍落度（mm）材料用量kg/m3水泥骨料水速凝剂减水剂钢纤维湿C250.47120～1600459152821513.773.21603.3主要施工设备及劳动力安排3.3.1主要施工设备如表3：表3主要施工设备序设备名称型号生产能力生产厂家1MEYCOPoteenza砼喷射机机MEYCORobojett04//EH30m3/h瑞士2配料机(电子秤秤)HPL-12000型35m3/hh成都金瑞建工机机械厂3强制式砼拌合机机JDY500BBH型23～28m3/hh新都核工业机械械厂4砼输送罐车GTB—Ⅱ6m3成都勤宏工程机机械厂5开挖台车TAMROCKKSUPPER31156挖掘机DH130W--V山东烟台3.3.2核心设备介绍整个喷射作业的核心设备是MEYCOPotenza砼喷射机，其由行走及支撑系统、液压驱动单元、电控单元、泵送系统（自带空压机）、配料系统、机械手、遥控系统和照明系统组成，喷射能力为30m3/h，行走速度为最大可达35km/h，外部尺寸为6630×2340×2880（mm），定点作业高度13m，左右宽度10m，前后12m。3.3.3劳动安排：序号工作内容人数1供应砂22供碎石3供水泥24供钢纤维15拌合砼(机械))16砼运输37喷射机司机18喷射机械操作手手19进料210管线路维护111混凝土养护112合计153.4工艺流程：喷射钢纤维混凝土施工工艺流程见下图：养护钢纤维、水泥、骨料等拌合机养护钢纤维、水泥、骨料等拌合机运输喷射机受喷面电力、水速凝剂图1喷射混凝土施工工艺流程3.5钢纤维混凝土喷射作业3.5.1施工准备①用DH130W-V型轮胎式挖掘机清除受喷面大块松散石块；②用高压水或风（绿泥岩等不良地质）清洗受喷面，把小块松散、破碎岩石、碎屑或粉尘和泥浆清除干净；③有明显渗水地段应事先作好树枝状排水导管或泄水孔处理；④埋设控制混凝土厚度的标志；⑤检查MEYCOPotenza砼喷射机液压驱动单元、电控单元、泵送系统（自带空压机）、配料系统、机械手、遥控系统是否完好，并进行试运行。3.5.2喷射作业技术要点①严格称量，砂、石称量允许偏差±3%，水泥和添加剂允许偏差±2%；②搅拌时间不得低于60s，由于钢纤维是纤维状，搅拌时间宜在80～90s间，保证搅拌均匀；③作为永久支护的喷射钢纤维混凝土在施工时通常分两步：第一步：开挖后对岩面的即时封闭，厚度5cm；第二步：在围岩变形趋于稳定后，喷够设计厚度，一般不一次喷够厚度。④开始操作时，按以下顺序进行，启动主电机和液压泵——启动混凝土泵——启动配料泵——向料斗加料，混凝土泵在启动7S后才具有泵料能力；⑤喷头与受喷面尽量垂直，距离保持1.5～2.0m为宜，对挂有钢筋网的受喷面，应减少喷头到受喷面的距离，并灵活调整喷射角度，保证钢筋内侧喷护密实；⑥喷射作业应分段分片依次进行，自下而上，缓慢移动，若受喷面不平，应先喷凹坑找平；⑦在有水地段进行喷射作业时，先从远离渗水出水处开始，逐渐向渗漏处逼近，将散水集中，安设导管把水引出，在向导管逼近喷射；⑧喷射时，先喷一层加大速凝剂的水泥沙浆，并适当减小工作风压，待水泥沙浆形成薄壳后在进行喷射；⑨喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，养护时间不少于7个昼夜，放炮在终凝3h后进行；⑩工作完毕进行以下操作：关闭压缩机——关闭外加剂筒出口处的球阀——清洁混凝土喷射机及附件——将机械手移到停放或行走位置，完全收回滑臂和大臂——关闭主开关——断开外接电源——从主电源上拆下电缆并卷起——行走、停放在合理位置。4经济技术效果4.1效率高以上的设备配备在考虑了各种不利因素后，工作效率仍然很高，可达到10～15m3的喷射能力，即连续工作1小时，可以完成辅助洞5～7m长的支护量，效率极高；4.2回弹量喷射现场混凝土回弹较少，无成块掉落现象，在多次试验和检测中，通过回收掉落混凝土过秤测定，隧道内综合回弹率在7%～8%之间。4.3粉尘测定通过对施工检测，粉尘含量在6～7mg/m3之间。4.4强度钢纤维混凝土的强度完全符合设计强度要求。4.5监控量测成果通过对多个已喷断面进行监控量测，其围岩变形均在规范允许范围内，对围岩的保护和支撑效果良好。5几点体会在××已施工的3km范围内，90%以上的洞段是以喷射钢纤维混凝土进行永久支护的，在整个施工过程中和模筑混凝土相比较，以下几点较深