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隧道工程喷射混凝土技术研究

2019/06/28 阅读:

摘要:以实际工程为例,分析了湿喷技术的优势,确定了喷射施工的原材料并设定了合理的配合比,在此基础上对隧道工程施工过程中湿喷混凝土施工技术进行了研究,简要探讨了施工过程中的注意事项,最终取得了良好的施工效果。

关键词:隧道施工;喷射混凝土;湿喷技术

1工程概况

风屯隧洞2#支洞进口位于牟定县风屯镇,与风屯隧洞主洞交点桩号为6+864.695。2#支洞布置为斜井,斜井倾角22º,支洞全长554.962m,高差196m,支洞断面尺寸为6.5m×6.0m(宽×高,城门洞型),2#支洞为有轨运输兼做永久检修洞;工程配套建设长3.386km的邓杨村进场道路(其中改扩建1.2km,新建2.186km),路面宽6.0m,泥结碎石路面,挖土方101157m3,挖石方25289m3,填土方32463m3,填石方111m3;本标段包含进场道路跨越河流、排水处设7处1.0m圆管涵共计72.5m;2处1×4m盖板涵共计40m;在公路跨越紫甸河处设1处1×20m简支空心板中桥,桥梁全长23.61m;在牟定县风屯乡邓杨村附近龙潭箐右侧新建堆渣容积为620000m3的龙潭箐渣场。隧道施工过程中,为充分发挥围岩的自身承载力,在隧洞开挖后,针对不同的围岩类别,及时按设计施做锚喷或锚、网喷及钢拱架初期支护。喷射混凝土采用湿喷技术,喷射料集中拌制,自动计量。严禁使用回弹料。喷射混凝土强度合格,支护厚度符合设计要求。

2湿喷技术的优势

湿喷技术的喷射速度相比于干喷技术更加快速,混凝土的质地更加严密,所以,湿喷技术应用更加广泛。相比于干喷技术制成的混凝土,湿喷技术的混凝具有更严密、耐用性持久特点。其主要原因包括以下3点:(1)具有合理的水灰比例。湿喷技术的混凝土用水量主要利用技术工具来进行精确的确定,在操作过程中,水灰比是随时都可以调整的;然而干喷技术的混凝土用水量主要经过人工来调节阀门,这样水灰比就属于不可控的情况或者控制不精确的情况。(2)控制所用速凝剂的量是精确合理的。湿喷技术主要利用计量泵来调整速凝剂的掺加量,然后并在喷嘴附近,利用快速射流使其搅拌均匀;干喷技术主要借助人为的经验,在填料处利用向上抛撒来调整,所用量不准确并且混合不充分。(3)在塑性混凝土内部,水泥处于浆体状态,在整个操作过程中,喷嘴处于水雾中的部分会在上面存在极少的水泥颗粒,其他部位没有粉尘。

3湿喷混凝土技术概述

3.1合理选用施工技术所用原材料

在施工过程中常用到的原材料包括:(1)水泥。主要利用的水泥质地是硅材质,水泥的质量标准要和现行的国家要求保持一致。(2)细骨料。主要质量标准是材料坚硬、配比合理的中砂,细度模数控制在2.5~3.0范围内,含泥量低于3%。(3)粗骨料:主要质量标准是材料坚硬、配比合理的碎石,粒级的大小5~16mm以内,含泥量≤1%。(4)速凝剂。主要选用液体聚羧酸速凝剂。所用速凝剂应该符合质量要求,即以标准加入量,和水泥浆混合凝固的时间分别是开始凝固在5min以内,最后的凝固时间在10min以内;混凝土抗压强度比≥0.75%。

3.2设定合理的配合比

应该依据湿喷混凝土技术标准,在对配合比设计时,一定要综合考虑混凝土的相关特性,即可泵性及混凝土的粘附性。工作人员的前期工作是选出合理的配合比,接着才开始操作具体的喷射试验。对多次试验得到的结果进行比较分析,形成合理的配合比如表1所示。

3.3喷射技术具体环节

3.3.1搅拌、装运混凝土(1)搅拌混凝土主要通过自动计量搅拌站对混凝土进行操作,控制混凝土配料误差保持在合理范围内,即水泥、填加剂和水≤1%,砂、石≤3%,搅拌1个回合的时间一定不要低于1min。(2)装运混凝土主要利用运输车来完成。

3.3.2湿喷设备的具体应用(1)在开始使用湿喷设备时,首先要送风,接着才可以加料,当混凝土在喷口出现后再加入速凝剂。在操作过程一定要调整合理的风压。如果风压比较大,骨料与围岩相碰时就会发生反弹现象。如果风压较小,则会出现堵塞现象。在具体操作中,调整合理的风压主要依据保证少量混凝土发生反弹、围岩粘附效果好、混凝土表面光滑,风压通常情况下保持在0.22~0.3MPa范围内。(2)暂停喷射操作,首先要想使速凝剂计量泵停止工作,就不要继续加料,把喷射的混凝土和速凝剂都清理掉后,就可以停风停机了。

3.3.3喷射技术的工艺流程(1)在开始喷射混凝土工作的前期,是要确定挖掘断面净尺寸,清理垃圾和不必要的石头,然后开始欠挖工作,主要通过高压水或高压风来扫清围岩。规定喷射混凝土厚度的标准,仔细核查技术设备和风、水、电等配备情况,同时尝试进入工作状态。(2)在喷射上料时,要保持连续操作,始终保持机筒里面的料是满的,在进料口安装一个孔隙大小合适的筛网,防止不符合孔径大小的骨料进入设备。(3)喷射位置的先后顺序:在隧道里面,首先喷射墙,然后再拱,从上到下,分段喷射,设置3~4m为一段长度,分片宽度设置为2m。如果岩面出现凹洼现象,首先要填平凹洼位置。(4)最合理的喷射长度和角度:喷射距离控制在0.6~1.5m范围内。喷射角度保持垂直是最合理的。(5)喷射材料的运动方向:旋转呈现环状,向水平方向移动,环形的直径控制在30cm左右。在开始喷射第2行时,起点是在第1行起点的上面。(6)旋转速度和每次喷射厚度:旋转一圈的时间控制在1~1.5s,每次喷射厚度以不出现坠落的情况或者符合所要求的标准厚度为宜,可以向前移动。(7)主要通过标桩法来调节喷射厚度,标桩是长度为2mm铁丝,铁丝外露长度即为喷层厚度。

3.3.4特殊的施工路段所用的喷射技术(1)圆滑的拱顶喷射,喷射的前期工作是在岩面上轻轻喷一层水泥砂浆,厚度为2cm,合理的增加速凝剂添加量,促进其在2~3min内完全凝固,10min过后,才可以开始喷射工作。(2)渗、滴水的位置喷射,喷射混凝土的正常凝固时间应依据渗水量的多少来规划,混凝土开始凝固时间和渗水量之间的关系如表2所示。(3)土砂质层喷射,前期工作是按照梅花形,安装固定桩,间隔50cm,钢筋作为固定桩,锤子将其锤到土层。(4)第一次喷射厚度是2cm,过程中要逐渐增加风压,促进粗骨料刻到土层里面,当第一场凝固后,然后随着固定桩旋转喷射,厚度符合要求为止。

3.3.5喷射工作过程中的质量控制(1)混监控凝土粘聚度:喷射混凝土核心环节就是粘聚度控制,因为喷射混凝土具有不同之处,所以要掌握好其粘聚度的临界点,主要使喷射混凝土与岩面保持良好的粘性、减少回弹量,需要混凝土和岩面之间的粘聚度良好,具有合理的凝固时间。则此粘力和凝固时间就是稠度临界点,即容易滑落的位置,如果越出此范围,就会发生回弹量增多、喷层出现滑落现象。(2)构建施工团队:在湿喷施工过程中,应该关注构建施工团队。要实现湿喷工作,一定要转变管理理念,针对湿喷技术构建对应的施工团队和施工模式。利用专业技术人员,定期培训,获得正规的上岗证。

3.3.6喷射技术施工过程中的注意事项(1)冬季速凝剂在装运、存储、利用环节应该注意防冻,在负的温度环境中,其会出现凝聚、冻结,此时用80℃水浴就会使其融化,并且其质量保持不变。(2)喷射前要清理危石,喷射工具要放到安全的位置,保证距离喷射部位最近,方便工作人员之间的联系,时刻控制好风压。(3)要随时核查喷射机出料弯头和管道接头。

4结语

综上所述,湿喷作为一种绿色环保、高性能、高效率的混凝土喷射方法,在隧道工程施工过程中得到了广泛的应用。本文以实际工程为例,对隧道工程湿喷混凝土施工工艺进行了分析和探讨,取得了良好的施工效果,值得类似工程借鉴和参考。

参考文献

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[5]高和明.高铁隧道施工中湿喷混凝土的应用分析[J].工程建设与设计,2018(8):206-207.

作者:刘宏宇 单位:中铁十二局集团第二工程有限公司

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