aliva混凝土噴射機(jī)組濕噴工藝施工工法

Aliva混凝土噴射機(jī)組濕噴工藝施工工法xxx局x公司一、前言隨著隧道施工技術(shù)的發(fā)展，目前，隧道施工主要采用新奧法施工，而新奧法施工的關(guān)鍵之一是噴錨支護(hù)，其設(shè)計(jì)理念是初期支護(hù)與二次襯砌共同承受圍巖壓力，噴射混凝土施工在隧道施工技術(shù)中占著至關(guān)重要的作用，它起著保證隧道施工和運(yùn)營安全的作用。本文通過烏鞘嶺隧道10號斜井F7斷層施工時(shí)采用aliva混凝土噴射機(jī)組濕噴混凝土的施工應(yīng)用，總結(jié)形成此工法。二、工法特點(diǎn)（一）、此工法施工速度快，最低每小時(shí)可噴混凝土8m3以上，最高每小時(shí)可噴混凝土20m3。（二）、噴射混凝土附著力較好、密實(shí)度較高；可根據(jù)支護(hù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度配制適合施工需求的砼。（三）、采用機(jī)械手噴射混凝土，機(jī)械化程度高，操作人員較少；（四）、作業(yè)范圍大，最大噴射高度可達(dá)26m，一次定位噴射移動(dòng)距離12m，這是一般人工操作濕噴混凝土無法實(shí)現(xiàn)的。（五）、回彈率低，本工法噴射回彈率可控制在12%以內(nèi)，是以往所有干、潮甚至傳統(tǒng)濕噴工藝所達(dá)不到的。三、適用范圍本工法適用范圍較廣，不僅適用于所有鐵路單、雙線隧道的初支噴混凝土施工，也適用于公路、鐵路等高邊坡支護(hù)噴射混凝土施工。四、工藝原理本工法采用國際上較先進(jìn)的Aliva濕噴機(jī)組進(jìn)行施工,該噴漿設(shè)備有大臂俯仰、小臂擺動(dòng)、槍桿轉(zhuǎn)動(dòng)、噴槍姿態(tài)調(diào)整、噴槍自身旋轉(zhuǎn)、整機(jī)行走六個(gè)自由度，在作業(yè)范圍、噴槍移動(dòng)、噴射能力方面較以往濕噴設(shè)備有重大突破。該設(shè)備有“自動(dòng)軌跡控制”和“遙控主從”兩種工作方式，采用該設(shè)備進(jìn)行噴漿的主要優(yōu)點(diǎn)在于：①、由于噴槍始終保持與受噴面垂直，保持最佳噴射距離，因而能顯著減少回彈；②、該設(shè)備能保證在事先安排好的噴漿軌跡和噴漿姿態(tài)下進(jìn)行噴漿作業(yè)，克服了MEYCO等型號噴漿機(jī)械手由于操作者來不及反應(yīng)等原因造成的原材料的浪費(fèi)和作業(yè)效率低等重要缺陷；③、與人工濕噴工藝相比，機(jī)械手噴射范圍大，噴射擊壓力大，角度保持較好，不用搭設(shè)噴漿作業(yè)平臺；④、基本上一個(gè)人就可以完成噴漿作業(yè)，并且質(zhì)量比人工噴要好得多。采用該設(shè)備配套組合后進(jìn)行噴漿，由于運(yùn)料、上料、噴漿均采用大型機(jī)械施工，特別是由于噴頭采用機(jī)械手進(jìn)行操作，風(fēng)壓大，出料風(fēng)壓高、速度快。形成能力高、速度快、穩(wěn)定均衡、機(jī)械化程度高的濕噴混凝土施工。該工藝不僅縮短洞內(nèi)噴射混凝土施工時(shí)間，還能大幅度地減少原村料消耗，同時(shí)提高噴混凝土施工質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。五、工藝流程及操作要點(diǎn)(一)、Aliva濕噴工藝流程圖細(xì)骨料細(xì)骨料粗骨料水泥水外加劑攪拌機(jī)濕噴機(jī)壓縮空氣速凝劑噴頭Aliva機(jī)械手機(jī)械手操作員Aliva噴射機(jī)組濕噴工藝施工流程圖(二)、具體操作過程及要點(diǎn)：1.濕噴混凝土原材料的選擇(1)、水泥根據(jù)混凝土強(qiáng)度要求和配合比設(shè)計(jì)采用通過與液體速凝劑相容試驗(yàn)；強(qiáng)度等級不低于32.5R的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽巖水泥。(2)、液體速凝劑液體速凝劑需保證噴射混凝土能在短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)。一般選用JL-20液體速凝劑，比重1.42kg／dｍ３，試驗(yàn)最佳摻量為水泥用量的1.5～2.0％，3分鐘初凝，10分鐘終凝。實(shí)際施工中根據(jù)現(xiàn)場初凝情況靈活調(diào)整。(3)、砂子砂子宜選用連續(xù)級配河砂或山砂，或使用級配較好的機(jī)制砂。(4)、粗骨料粗骨料為瓜米石，最大粒徑小于15mm，連續(xù)級配。骨料粒徑過大會造成回彈增大，過小則混凝土強(qiáng)度低，故應(yīng)進(jìn)行篩分。2.濕噴混凝土配合比設(shè)計(jì)(1)．確定混凝土的試配強(qiáng)度濕噴混凝土的試配強(qiáng)度可以按下式計(jì)算求得：fcu.o=fcu.k+1.645σ(1)式中：fcu.o——施工配制強(qiáng)度(Mpa)。fcu.k——設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(Mpa)。σ——混凝土標(biāo)準(zhǔn)差(Mpa)，取σ=4.0。(2)、確定粗骨料的最大粒徑及級配根據(jù)混凝土噴射機(jī)的輸送管直徑及施工經(jīng)驗(yàn)，確定粗骨料的最大粒徑為15mm,連續(xù)級配。(3)．確定砂率噴射混凝土的砂率比一般混凝土高，這是由噴射混凝土的施工特點(diǎn)決定的，適當(dāng)提高砂率可以提高噴射混凝土的密實(shí)度，減少回彈，改善噴射混凝土質(zhì)量；但砂率過大，又會造成混凝土的收縮開裂，并且加大水灰比。施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)工點(diǎn)的實(shí)際情況，確定合理的砂率，一般取55~60％。(4)．確定水泥用量由于濕噴混凝土的水灰比小、=砂率大，水泥用量較高，一般控制在380~450kg／ｍ３。(5)．水灰比設(shè)計(jì)水灰比應(yīng)根據(jù)混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級、施工機(jī)械、噴射機(jī)軟管的直徑、輸送長度等因素綜合考慮確定。水灰比過小，會造成輸送管堵塞，同時(shí)，還會增加回彈和粉塵；水灰比過大，則會造成混凝土的離析和噴射后的溜坍。根據(jù)以往濕噴混凝土的施工經(jīng)驗(yàn)，水灰比一般控制在0.45～0.60之間。適當(dāng)?shù)奶涠?，是混凝土噴射質(zhì)量的重要保證。特別是濕噴混凝土，坍落度過小，混凝土的流動(dòng)性差，容易堵管，將不利于施工；而坍落度過大，又會導(dǎo)致骨料離析，影響混凝土的質(zhì)量。Aliva的濕噴混凝土適宜的坍落度為80～120mm。(6)．外加劑的用量根據(jù)液體速凝劑最佳摻量的試驗(yàn)結(jié)果，確定速凝劑摻量，一般取水泥用量的2％。(7)．配合比的確定根據(jù)上述要求，最后確定實(shí)際施工時(shí)的噴射混凝土配合比，C20噴射混凝土推薦配合比如下表：設(shè)計(jì)等級w／c每方混凝土材料料用量(kg)速凝劑坍落度水泥砂石水(％)(mm)C200.43365115073811501.5~297~1153.風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)整風(fēng)壓調(diào)整應(yīng)根據(jù)空氣壓縮消耗曲線來計(jì)算，根據(jù)工作面距離，合理選用Aliva濕噴機(jī)的輸送管直徑，確保得到合適的混凝土出口速度。有關(guān)風(fēng)壓、風(fēng)量供應(yīng)應(yīng)滿足下表。噴射量8m3/h11m3/h13m3/h15m3／h18m3／h以以上輸入風(fēng)壓5.2-6.88bar5.4-7baar5.5-7baar5.6-7baar5.8-7baar輸送風(fēng)壓4.2bar4.4bar4.6bar4.8bar5.1bar風(fēng)量14m3／miin15m3／miin16m3／miin17m3／miin19m3／miin輸入風(fēng)壓指空壓機(jī)提供的風(fēng)壓，須在上表要求范圍才能滿足Aliva正常工作，輸送風(fēng)壓指輸送混凝土的風(fēng)壓，可用上進(jìn)風(fēng)閥和下進(jìn)風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)整，使上進(jìn)風(fēng)閥的風(fēng)壓稍大于下進(jìn)風(fēng)閥的風(fēng)壓。實(shí)際施工中根據(jù)混凝土和易性、風(fēng)壓穩(wěn)定性影響進(jìn)行調(diào)整，以保證噴射混凝土在噴射口形成連續(xù)噴射稀薄流、噴射口無流淌、噴射物成曲線飛行傘狀噴向受噴面。4.噴射量及液體速凝劑調(diào)整在Aliva285電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后用手輪調(diào)整噴射量，噴射中可根據(jù)風(fēng)量、噴射要求等進(jìn)行調(diào)整，在屏幕菜單上有顯示；液體速凝劑可進(jìn)入配比菜單，根據(jù)每立方混凝土中按水泥用量2％設(shè)置速凝劑添加量。5.噴射操作混凝土噴射作業(yè)時(shí)噴射距離、角度、噴射順序、噴頭移動(dòng)等對噴射混凝土質(zhì)量、回彈都有很大影響。(1)、噴射順序。噴射應(yīng)先墻后拱，從下至上、以S曲線移動(dòng)進(jìn)行噴射。隧道從兩側(cè)邊墻底部開始噴射，噴射到拱頂中心線位置閉合，完成一環(huán)噴射混凝土的一次試噴。(2)、噴射角度。噴射時(shí)，噴頭應(yīng)保持與受噴面垂直。噴射交角過小將增加混凝土的回彈率，降低噴射密實(shí)度；垂直于巖面噴射時(shí)，連續(xù)的混凝土“稀薄流”對反彈物有二次嵌入作用，可以降低回彈率，增加一次噴射厚度。(3)、噴射距離。由于濕噴要求的風(fēng)壓較大，如果噴頭距受噴面太近，高壓風(fēng)會將剛“附著”在受噴面上的混凝土吹掉，使混凝土的回彈量增大。Aliva噴射機(jī)濕噴作業(yè)時(shí)，噴頭距巖面的距離宜為1.2～1.5m，較干、潮噴距離大。(4)、噴頭移動(dòng)。噴射混凝土回彈在剛噴射時(shí)最大，當(dāng)巖面噴厚達(dá)到2-3cm后，回彈最小，且穩(wěn)定，當(dāng)噴射到附著在巖面的混凝土滑落、流淌時(shí)，一次噴厚達(dá)到最大，此時(shí)不能再繼續(xù)噴射，應(yīng)等噴射混凝土初凝后方能進(jìn)行復(fù)噴。噴射時(shí)首先伸展機(jī)械手大臂調(diào)整噴頭在邊墻底部施噴位置，使用機(jī)械手小臂自動(dòng)平行功能調(diào)整小臂與地面水平，與隧道邊墻平行，調(diào)整噴頭距離、角度，完成上述工作后可開始噴射，噴射中盡量不要再調(diào)整噴頭距離、角度及動(dòng)機(jī)械手大臂，僅需使用自動(dòng)伸縮功能控制噴頭在小臂上自動(dòng)伸縮，即從一端緩慢運(yùn)行到另一端來回2~3次可完成一遍噴射；然后伸展大臂30cm左右(在拱部根據(jù)隧道輪廓小臂做適當(dāng)翻轉(zhuǎn)，大臂做垂直、水平移動(dòng)，確保噴頭與巖面的角度和距離，按上述順序噴射下一部位，如此循環(huán)完成需噴混凝土的噴面。（5）、堵管處理：噴射施工中極少發(fā)生堵管，若發(fā)生時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉A1iVa噴射機(jī)及計(jì)量泵，關(guān)掉輸送風(fēng)，拍打軟管，并倒掉管內(nèi)存留混凝土，堵管處理完成后應(yīng)先加水噴射洗管，確保管路暢通無誤后才能再次進(jìn)行噴射施工。六、主要設(shè)備、機(jī)具和材料（一）、材料1、水泥（32.5R、42.5R及52.5R），根據(jù)配合比設(shè)計(jì)選用；2、砂（連續(xù)級配）；3、瓜米石；4、速凝劑（進(jìn)行初、終凝及與水泥相容性試驗(yàn)）。（二）、機(jī)具設(shè)備Aliva濕噴機(jī)組的合理配置建議要求如下表序號機(jī)具名稱單位數(shù)量規(guī)格備注1Aliva機(jī)組組（帶行走走）套12852拌合站臺21000L3砼輸送罐車臺3~48m34空壓機(jī)臺220m35機(jī)組易損件備用建議在距作業(yè)面較近處設(shè)置專用的濕噴機(jī)組停放場，Aliva濕噴機(jī)組行走較慢，為節(jié)約工序時(shí)間，距離較近好。七、勞動(dòng)組織砼拌合：3人混凝土輸送司機(jī)：2人Aliva操作人員：3人機(jī)組保養(yǎng)人員：1人八、質(zhì)量要求（一）、噴射前應(yīng)先對巖面進(jìn)行處理，軟巖采用高壓風(fēng)吹掃、硬巖可采用水洗；（二)、噴射過程中嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，調(diào)整好速凝劑參數(shù)，降低噴射回彈率；（三）、一次試噴完成后，應(yīng)間隙5~10分鐘才能復(fù)噴，防止混凝土自重較大未初凝而掉塊；（四）、噴射混凝土應(yīng)密實(shí)，不留空洞和死角；大面平整后呈蜂窩狀，不能外露型鋼或鋼筋網(wǎng)。九、安全措施（一）、施工中嚴(yán)格按《AliVa噴射機(jī)組使用手冊》操作設(shè)備。（二）、注意按周期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)。（三）、施工中注意水、電、風(fēng)、液體速凝劑連接檢查及出現(xiàn)問題的緊急處理。（四）、設(shè)備僅準(zhǔn)許培訓(xùn)過的操作工人操作，其他參與噴射施工的工人不能動(dòng)設(shè)備按鈕。（五）、設(shè)備行走中應(yīng)注意安全，在設(shè)計(jì)允許坡度、速度范圍行走。（六）、速凝劑操作過程中應(yīng)注意防止速凝泄漏灼傷。（七）、機(jī)械手操作員應(yīng)戴頭部防護(hù)裝置，防止回彈混凝土傷人。十、效益分析（一）、減小混凝土回彈率8%~15%，極大降低混凝土施工成本；（二）、機(jī)械就位時(shí)間快，同時(shí)較人工濕噴操作人員減小3~4人；（三）、混凝土噴射速度快、加快施工進(jìn)度，相同混凝土噴射速度提高一倍以上，對大方量混凝土更節(jié)約時(shí)間。（四）、作業(yè)環(huán)境得到極大改善，粉塵污染較小。十一、應(yīng)用實(shí)例蘭武二線烏鞘嶺隧道，全長20050m，為雙隧單線電氣化鐵路隧道，縱坡為11‰，圍巖主要為砂巖、板巖、千枚巖和閃長巖。全隧圍巖總體較差，其中穿越F4、F5、F6、F7四個(gè)斷層。以F7斷層施工難度最大，該斷層為一個(gè)活動(dòng)性擠壓斷層，圍巖主要為板巖和千枚巖，部分夾泥巖和砂巖，石質(zhì)軟弱破碎，地應(yīng)力較大，施工后發(fā)生極大變形。為保證F7斷層的快速施工，只有加強(qiáng)初期支護(hù)的強(qiáng)度和質(zhì)量，同時(shí)在工期緊迫的情況下還要求初期支護(hù)的施工工序時(shí)間盡量壓縮。為此，我們采用Aliva濕噴機(jī)組進(jìn)行該斷層的初期支護(hù)噴混凝土施工，通過該工藝的實(shí)施，使F7斷層的噴射混凝土在噴射速度、噴射混凝土強(qiáng)度、噴射回彈率等方面均得到較大提高，為F7斷層的順利通過起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)極大的節(jié)約了施工成本。下面是F7斷層施工中Aliva噴射混凝土工序時(shí)