噴射混凝土技術(shù)

1、關(guān)于高速鐵路隧道工程噴射混凝土的探究摘要：通過(guò)對(duì)中鐵二十局集團(tuán)滬昆客專杭長(zhǎng)湖南段井坡隧道工程噴射混凝土施工過(guò)程中的回彈量、厚度、檢測(cè)等問(wèn)題的探究，結(jié)合施工實(shí)際對(duì)隧道工程噴射混凝土施工提出建議。  關(guān)鍵詞：噴射混凝土；濕噴；回彈量；厚度；強(qiáng)度； 中圖分類號(hào)：U238文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 隨著國(guó)家交通基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的加大和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，隧道工程建設(shè)呈現(xiàn)較大增長(zhǎng)趨勢(shì)。最近幾年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)行車速度的提升及鐵道部對(duì)于客運(yùn)與貨運(yùn)須分開(kāi)的要求，修建速度達(dá)到350km/h的高速鐵路成為目前在建鐵路中的重點(diǎn)，而從已建成的貴廣、京滬以及在建的杭長(zhǎng)、長(zhǎng)

2、昆線來(lái)看，隧道的長(zhǎng)度幾乎占設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度的一半。 由中鐵二十局集團(tuán)承建的滬昆客專杭長(zhǎng)湖南段井坡隧道工程屬于在建的高速鐵路隧道，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，沉降控制要求嚴(yán)；施工技術(shù)難度大和技術(shù)含量高；開(kāi)挖斷面大，最高斷面方可達(dá)154.61m3/m；本文從幾個(gè)方面對(duì)隧道噴射混凝土的施工進(jìn)行探究 。 一、噴射混凝土在隧道工程初期支護(hù)中的作用  目前隧道工程初期支護(hù)中普遍采用的是噴射混凝土及噴射纖維素混凝土，噴射方式主要有干噴和濕噴，由于干噴強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、回彈量大、不環(huán)保噴及對(duì)施工人員身體危害大的特點(diǎn)，“鐵道部120號(hào)”文件明確規(guī)定，隧道施工必須采

3、取濕噴工藝。 噴射混凝土具有支護(hù)及時(shí)、強(qiáng)度高、密實(shí)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，特別是在軟弱圍巖地質(zhì)條件下，配合鋼拱架、鋼筋網(wǎng)片和系統(tǒng)錨桿作為支護(hù)，其優(yōu)點(diǎn)更為明顯。就新奧法原理而言，容許圍巖產(chǎn)生變形，同時(shí)在圍巖變形過(guò)程中，通過(guò)圍巖自穩(wěn)體系和支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖變形進(jìn)行控制，達(dá)到讓圍巖變形的適度釋放而不是徹底釋放的目的。在上述過(guò)程中，噴射混凝土的作用可分成兩個(gè)階段：(1)噴射混凝土施作初期，從材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征，可把噴射混凝土看作柔性結(jié)構(gòu)，為圍巖變形的適度釋放提供空間；(2)當(dāng)噴射混凝土具有一定強(qiáng)度后，可把鋼拱架、鋼筋網(wǎng)片、系統(tǒng)錨桿和噴射混凝土組成的支護(hù)體系看作鋼性結(jié)構(gòu)，用來(lái)控制圍巖變形，

4、達(dá)到保護(hù)和發(fā)揮圍巖自承能力的效果。當(dāng)然在所有作用過(guò)程中，也應(yīng)該重視和強(qiáng)調(diào)支護(hù)體系的韌性概念，目前施工大多采用噴射纖維素混凝土，就是這種概念發(fā)展的必然結(jié)果。  二、噴射混凝土施工的關(guān)鍵技術(shù)  由于隧道干噴存在諸多缺點(diǎn)，井坡隧道工程噴射混凝土施工采取了濕噴工藝。 2.1噴射混凝土的回彈量控制  一般隧道工程的利潤(rùn)主要來(lái)自開(kāi)挖和初期支護(hù)的噴射混凝土。如何通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)管理來(lái)降低噴射混凝土的回彈量，作者通過(guò)對(duì)井坡隧道工程噴射混凝土施工情況的分析比較，認(rèn)為做好以下幾點(diǎn)可以將回彈量控制在15左右。 分層、分段及分片噴射。分

5、段長(zhǎng)度不宜大于6m，分塊大小不超過(guò)一榀拱架間距或3m×3m（素混凝土地段）；分層噴射時(shí)，一次噴射混凝土厚度不小于40mm，后一次噴射應(yīng)在前一層終凝后進(jìn)行；復(fù)噴混凝土的厚度：拱部為50mm100mm,邊墻為70 mm150mm。嚴(yán)格按照先墻后拱、先下而上的順序進(jìn)行噴射，以減少混凝土因重力而滑動(dòng)或脫落。控制噴嘴距離(噴射距離)和角度。噴嘴與噴巖面應(yīng)盡量垂直，噴射距離在1.5m2.0m時(shí)，混凝土回彈量較小，噴射距離過(guò)大或過(guò)小都會(huì)增加回彈量；噴頭長(zhǎng)度一般只有0.50.6m，可將噴頭加長(zhǎng)到1.21.5m，這樣噴射手站在距離噴巖面2.0m左右即可進(jìn)行噴射；噴射手在噴射時(shí)應(yīng)垂直受噴面做反復(fù)緩慢的螺

6、旋形運(yùn)動(dòng)，螺旋直徑約2030cm，這樣既可以保證混凝土的密實(shí)性也可減少回彈量。嚴(yán)格控制風(fēng)壓。過(guò)大的風(fēng)壓會(huì)造成噴射速度太快，加大骨料的反彈，從而加大回彈量，但混凝土密實(shí)性較好；風(fēng)壓過(guò)小，會(huì)使噴射力減弱，造成混凝土密實(shí)性較差，甚至達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在上中下臺(tái)階一起工作的情況下，上臺(tái)階風(fēng)壓達(dá)到0.7MPa左右，下中臺(tái)階風(fēng)壓達(dá)到0.5 MPa左右，回彈量是最小的。原材料的控制。水泥應(yīng)選用P.042.5普通硅酸鹽水泥；細(xì)骨料應(yīng)選用細(xì)度模數(shù)大于2.5的堅(jiān)硬耐久潔凈的中砂或者粗砂，其含水率控制在5%7%；粗骨料選用粒徑不大于15mm且連續(xù)級(jí)配、堅(jiān)硬耐久的碎石；其他原材料如水分及外加劑等

7、應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。配合比的控制。配合比的選定應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選取最佳的配合比。水泥優(yōu)先采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不小于32.5Mpa，有抗凍抗?jié)B要求時(shí)或鋼纖維混凝土不小于42.532.5Mpa；膠骨比宜為1:41:5，水膠比宜為0.40.5，砂率宜為45%60%；噴射混凝土塌落度宜為80mm130mm。配合比及拌制的均勻性每班檢查不少于一次。 2.2噴射混凝土厚度的控制  噴射混凝土的厚度應(yīng)必須達(dá)到設(shè)計(jì)厚度和規(guī)范允許的誤差范圍。從施工現(xiàn)場(chǎng)的情況看，普遍存在噴射混凝土偏薄或者偏厚（超挖）的現(xiàn)象。偏薄具有一定風(fēng)險(xiǎn)：因?yàn)槌跗谥ёo(hù)將會(huì)和圍巖共同

8、控制圍巖變形的釋放，保證下道工序施工安全和隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，是主要受力者。偏厚是由于未嚴(yán)格采用光面爆破設(shè)計(jì)，造成周邊眼及掏槽眼數(shù)量不夠，爆破效果很差。超挖給施工單位造成很大的經(jīng)濟(jì)損失（主要是超方），且造成噴射砼施工時(shí)間加長(zhǎng)而影響工期，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明：嚴(yán)格按照光面爆破進(jìn)行鉆爆，是提高經(jīng)濟(jì)效益、功效及工期的必然措施。對(duì)局部噴射混凝土過(guò)厚的情況，在掛防水板前一定要將突出部分混凝土剔除。這種情況有可能頂破防水板、造成初期支護(hù)“侵限”（即初期支護(hù)噴射混凝土侵入二襯，造成二襯混凝土厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度），更有可能在初期支護(hù)和二次襯砌之間形成點(diǎn)接觸，造成局部應(yīng)力集中而導(dǎo)致二次襯砌表面開(kāi)裂。噴射混凝土厚度可用鑿孔法

9、、埋釘法或者地質(zhì)雷達(dá)法（無(wú)損檢測(cè)）進(jìn)行檢測(cè)。無(wú)損檢測(cè)一般對(duì)于噴射混凝土表面平整度的要求較高，因此現(xiàn)場(chǎng)一般采用鑿孔法、埋釘法進(jìn)行檢測(cè)。 2.3噴射混凝土強(qiáng)度檢測(cè)  井坡隧道屬于高速鐵路隧道，依據(jù)高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10753-2010/J1149-2011）,噴射混凝土強(qiáng)度檢測(cè)試件的制作方法有三種，分別是： 噴大板切割法。將混凝土噴射在45*35*12cm（可制成6塊）或45*20*12cm（可制成3塊）的模型內(nèi)，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，加工成10*10*10cm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d進(jìn)行試驗(yàn)（精確至0.1Mpa）。其優(yōu)點(diǎn)

10、是可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，而且是在現(xiàn)場(chǎng)制模、養(yǎng)護(hù)，基本能反映現(xiàn)場(chǎng)噴射混凝土的強(qiáng)度。缺點(diǎn)是制模時(shí)，混凝土回彈量較大，較難操作；并且需要切割，增加了工作量。鑿方切割法。當(dāng)對(duì)采用噴大板切割法檢測(cè)的強(qiáng)度有懷疑時(shí)，可采用鑿方切割法。鑿方切割法應(yīng)在已噴好的經(jīng)14d左右養(yǎng)護(hù)的支護(hù)上，用鑿巖機(jī)打密排鉆孔，取出長(zhǎng)35cm、寬15cm的混凝土塊，加工成10*10*10cm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d進(jìn)行試驗(yàn)（精確至0.1Mpa）。其優(yōu)點(diǎn)是：由于試塊直接取自現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)物，因此該實(shí)驗(yàn)?zāi)苤苯臃从超F(xiàn)場(chǎng)噴射混凝土的強(qiáng)度。其缺點(diǎn)是工作量大、檢測(cè)成本高、耗時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)造成較大破壞；另外，在取樣及加工過(guò)程中，有可能對(duì)

11、混凝土試塊造成不利影響。鉆孔取芯法。當(dāng)對(duì)采用噴大板切割法檢測(cè)的強(qiáng)度有懷疑時(shí)，可采用鉆孔取芯法。鉆孔取芯法應(yīng)在具有28d強(qiáng)度的支護(hù)上，用鉆孔取芯機(jī)鉆取并加工成長(zhǎng)10cm、直徑10cm的圓柱體進(jìn)行試驗(yàn)（精確至0.1Mpa）。其比起前兩種檢測(cè)方法來(lái)更加直觀、準(zhǔn)確、可靠。但是其缺點(diǎn)也比較大：費(fèi)用高，費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，且對(duì)混凝土造成局部損傷，因而大量的鉆芯取樣往往受到限制。 通過(guò)優(yōu)缺點(diǎn)的比較，作者認(rèn)為噴大板切割法制作的試塊接近噴射混凝土的真實(shí)情況，且成本低、速度快、可靠性好，盡管需要切割，但作為工程質(zhì)量控制手段，是有必要的。目前作者所在單位對(duì)于噴射混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)本著經(jīng)濟(jì)適用原則全部采用了這種檢測(cè)方法

12、。三、對(duì)噴射混凝土在隧道工程施工中的幾點(diǎn)建議  重視混凝土的噴射方式，積極推廣濕噴技術(shù)的運(yùn)用。加強(qiáng)噴射混凝土配合比的調(diào)整和控制，骨料盡量采用連續(xù)級(jí)配。做好光面爆破設(shè)計(jì)，保證光面爆破質(zhì)量。大力推廣噴大板切割法的試驗(yàn)檢測(cè)方法對(duì)噴射混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。采用濕噴方式時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員的勞動(dòng)保護(hù)。 四、結(jié)語(yǔ)  在全國(guó)公路、鐵路及高速鐵路迅速發(fā)展、路網(wǎng)等級(jí)不斷提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益加強(qiáng)的今天，隧道工程施工更要理論結(jié)合實(shí)際，各道工序步步為營(yíng)，質(zhì)量層層把關(guān)，消除隱患，保證施工順利進(jìn)行和效益不斷增長(zhǎng)。    

13、0;噴射混凝土配合比的設(shè)計(jì)與施工運(yùn)用  2012-03-07 15:12:00|  分類： 建筑|舉報(bào)|字號(hào) 訂閱    摘要：噴射混凝土作為圍巖開(kāi)挖的主要支護(hù)構(gòu)件起著相當(dāng)大的作用，噴射混凝土是利用壓縮空氣把按一定的配合比的混凝土由噴射機(jī)的噴射口以高速高壓噴出，從而在被噴面形成混凝土層。噴射砼的配合比設(shè)計(jì)和技術(shù)方法不同普通混凝土，它具有自身的工藝特點(diǎn)。其配比一般采用經(jīng)驗(yàn)和圖表計(jì)算來(lái)確定。本文結(jié)合施工情況，介紹了細(xì)石噴射混凝土技術(shù)混凝土配合比設(shè)計(jì)及選定、施工工藝的控制要點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：噴射

14、混凝土 配比設(shè)計(jì) 調(diào)整 工藝控制 0 引言 隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，地下工程的數(shù)量也在不斷增長(zhǎng)，象隧道工程多處在比較偏僻的無(wú)天然砂區(qū)，如果需要大量天然砂時(shí)，就必須從外地運(yùn)送，不僅增加工程成本，而且直接影響工程的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。最后，天然砂作為不可再生資源，在我國(guó)好多地方已經(jīng)日趨貧乏，像廣西三江縣原天然砂非常豐富，近年由于基礎(chǔ)建設(shè)的加速發(fā)展，現(xiàn)許多江河段已出現(xiàn)無(wú)砂可采的情況。本文噴射混凝土是由水、水泥及小石子、人工砂組成的混凝土，性能好、成本低、生產(chǎn)效率高。將人工砂噴射混凝土應(yīng)用到隧道或地下工程的初期支護(hù)，不僅可以緩解天然砂的短缺問(wèn)題，還有著良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益

15、。 本文結(jié)合三江縣龍吉大道上寨隧道工程所用噴射混凝土，闡述噴射混凝土配合比的設(shè)計(jì)方法。 1 噴射混凝土的設(shè)計(jì)思路 噴射混凝土是利用壓縮空氣把按一定配合比的混凝土由噴射機(jī)的噴射口以高速高壓噴出，從而在被噴面形成混凝土層。在較短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)成為密實(shí)均勻的混凝土。與傳統(tǒng)的澆筑混凝土不同，噴射混凝土不需要立模、振搗，而是依據(jù)高速噴射的動(dòng)能將混合料連續(xù)噴敷到受噴面上，沖擊、擠壓達(dá)到密實(shí)。 噴射混凝土噴射施工方法有干、濕兩種工藝，濕法噴射工藝是預(yù)先在攪拌機(jī)里將所有材料攪拌好再噴射，干法噴射工藝則是水泥和集料攪拌混合均勻后從一個(gè)噴嘴射出，同時(shí)從另一個(gè)噴嘴噴水，在噴水處

16、開(kāi)始和干料混合成混凝土，本項(xiàng)目采用的是干法工藝。該隧道仰坡、初襯混凝土為C20噴射混凝土。針對(duì)上寨隧道C20級(jí)噴射混凝土干法施工工藝，我們配合比的設(shè)計(jì)思想是： 1.1 首先，要認(rèn)識(shí)到噴射混凝土是唯一能夠與圍巖大面積的、牢固接觸的一種方式，是其他方式不能代替的。 1.2 噴射混凝土與巖層的附著力可以把作用在噴射混凝土上的外力分散到圍巖上，同時(shí)也提供了隧道周邊的裂隙和節(jié)理等以剪節(jié)阻力保持塊體的平衡，防止局部掉塊，在隧道壁面附近形成一承載環(huán)。 1.3 給予約束圍巖變形的支護(hù)力，使圍巖保持近于三維的應(yīng)力壯態(tài)，控制圍巖的應(yīng)力釋放。具有能夠?qū)⑼翂毫鬟f到鋼支撐和錨桿上的作用。

17、 1.4 必須能向上噴射到設(shè)計(jì)要求的厚度，并且回彈最少；48小時(shí)的強(qiáng)度應(yīng)能具體有控制變形的能力；在速凝劑用量滿足可噴性和早期強(qiáng)度的要求下，必須達(dá)到設(shè)計(jì)的28d強(qiáng)度，有良好的耐久性；不發(fā)生管路堵塞。 2 原材料的選擇和技術(shù)要求 為此，我們決定干噴配合比時(shí)，參考了許多有關(guān)實(shí)例，對(duì)混凝土的品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性、作業(yè)性等決定首先從原材料入手。 2.1 水泥、速凝劑的選定：綜合考慮各方面的因素，水泥選定是海螺P.O42.5、魚峰P.O42.5。（試驗(yàn)結(jié)果略）檢驗(yàn)合格，加入速凝劑做了比對(duì)，兩種水泥與湖南西利德XLD-1速凝劑相容性良好。 2.2 砂子的選定：隨著三

18、江縣基礎(chǔ)建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，周邊大型工程的數(shù)量也在不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)已出現(xiàn)無(wú)砂可采的情況。我們最終選定了三江縣斗江鎮(zhèn)砂場(chǎng)的機(jī)制砂，（試驗(yàn)結(jié)果略）檢驗(yàn)合格。 2.3 粗骨料的選定：卵石、碎石均可。為了減少回彈，粗骨料最大粒徑不大于20mm，根據(jù)噴射混凝土噴射機(jī)輸送管直徑的大小以及當(dāng)?shù)刂車蠌S碎石的質(zhì)量和價(jià)格來(lái)選定的。在保證混凝土質(zhì)量要求的前提下，本著降低生產(chǎn)成本的目的，我們選用了融安碎石場(chǎng)生產(chǎn)的4.7516mm的碎石，（試驗(yàn)結(jié)果略）檢驗(yàn)合格。 2.4 水：混凝土的拌和水是當(dāng)?shù)氐纳絽^(qū)飲用水，其性能指標(biāo)經(jīng)檢驗(yàn)符合混凝土拌和用水要求，（試驗(yàn)結(jié)果略）檢驗(yàn)合格。 3 噴射混凝土配

19、合比的擬定 3.1 選擇粗集料的最大粒徑 粗集料的最大粒徑Dmax不得大于噴射系統(tǒng)輸料管道最小斷面直徑的1/32/5；亦不宜超過(guò)一次噴射厚度的1/3。噴射機(jī)管內(nèi)直徑為76mm。 Dm=76×1/3=25.3316mm 3.2 砂率按下式計(jì)算： Sp=140.63Dmax-0.3447=140.63×16-0.3447=54% 式中：Sp砂率（%） Dmax粗集料的最大粒徑（mm）。 3.3 計(jì)算水泥用量 水泥用量按下式計(jì)算： C0=782.4Dmax-0.2377·

20、B=782.416-0.2347=405（Kg） 式中：C0水泥用量 B檢驗(yàn)調(diào)整系數(shù)，取1。 3.4 選擇速凝劑及其用量 Q0=g×C0=3%×405=12.15（Kg） 式中：Q0速凝劑用量 g速凝劑占水泥用量的百分比% CO水泥用量。 3.5 確定水灰比及其用水量 水灰比按下式計(jì)算： W/C=0.45Sp0.2475=0.45×0.54+0.2475=0.49 式中：W/C水灰比 Sp砂率（%）。 用水量按下式計(jì)算： W0

21、=W/C·C0=0.49×405=198.45取199Kg 3.6 計(jì)算砂、石用量 砂、石占用體積 VSG=1000(W0/WC0/CQ0/q)10·  =1000(199/1405/3.112.15/2.95)10×1  =1000331.555=656.236取656Kg 砂用量S0=VSG·SP·S=656×54%×2.641=936Kg 碎石用量G0=VSG·（1SP）·q  =656×（154%）

22、×2.68=809Kg 3.7 初步配合比 水泥：砂：碎石：速凝劑：水=405：936：809：12.15：199 =1：2.311：1.998：0.03：0.49 3.8 試配和調(diào)整 噴射混凝土配合比調(diào)整的目的就是使混凝土不僅滿足強(qiáng)度的需要，而且也要滿足施工工作性的需要，以不堵管、回彈少、附著性好的噴射混凝土配合比為最佳噴射混凝土配合比，同時(shí)還應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)。 3.8.1 砂率的調(diào)整：砂率的調(diào)整隨混凝土回彈量的大小而定?；貜椓看髸r(shí)，應(yīng)增加砂率；回彈量小時(shí)，應(yīng)減少砂率。通過(guò)基準(zhǔn)配比得出，確定實(shí)噴率：實(shí)噴率按下式計(jì)算：

23、0;P=0.637×1.2018SP·M=0.637×1.20180.54×1.05=0.739 式中：P實(shí)噴率 SP砂率 M施工技術(shù)控制系數(shù)（取1.05）。 3.8.2 確定回彈率 設(shè)1：S0：G0：Q0：W0噴射混凝土初步配合比 W/C水灰比；K回彈率；g1m3干拌和物容重；z實(shí)噴混凝土容重 因?yàn)镻=（1K）·（1+1/1+S0G0Q0×W/C）·z/z 所以K=1P/（1+1/1+S0G0Q0×W/C）×z/z×100% 由初步配合比得出：1：S0：G0：Q0=1：2.311：1.998：0.03測(cè)得拌和物的容重為2185.42Kg/m3，實(shí)噴容重為2310Kg/m3。 按K=1P/（1+1/1+S0G0Q0×W/C）×z/z×