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衡茶吉铁路HCJ-2工程指挥部

喷混凝土施工作业指导书

中铁五局衡茶吉铁路工程指挥部
6月
目 录
1、 喷射混凝土施工准备工作 - 2 -
1.1、 原材料 - 2 -
1.2、 机械及管路 - 2 -
1.3、 其它 - 2 -
2、 喷射作业工艺流程 - 3 -
3、 喷射作业基本要求 - 5 -
3.1、 风压及水压 - 5 -
3.2、 水灰比的控制 - 5 -
3.3、 喷射角度与喷射距离 - 5 -
3.4、 一次喷射厚度 - 6 -
3.5、 分层喷射的间隔时间 - 6 -
3.6、 喷射顺序 - 6 -
3.7、 喷射操作 - 7 -
3.8、 养护 - 7 -
4、 锚喷作业注意事项 - 7 -
5、 故障的预防和处理 - 9 -
5.1、 堵管 - 9 -
5.2、 出料不匀 - 10 -
5.3、 喷干料没有水 - 10 -
6、 质量检验标准 - 12 -
7、 安全技术和防尘措施 - 12 -
7.1、 安全注意事项 - 12 -
7.2、 防尘措施: - 12 -

喷射混凝土施工作业指导书
1、 喷射混凝土施工准备工作
1.1、 原材料
水泥: 应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 有特殊要求时, 应使用相对应的特种水泥。在软弱围岩宜选用早强水泥。水泥强度等级不应低于42.5MPa。使用前应做强度复查试验。
外加剂: 必须采用质量合格的产品。应注意保管, 不使其变质。使用前应做速凝效果试验, 要求初凝不超过5min, 终凝不超过10min。应根据水泥品种、 水灰比等, 经过试验确定速凝剂的最佳掺量, 并应在使用时准确计量。
砂: 喷射混凝土应采用硬质洁净的中砂或粗砂, 细度模数宜大于2.5, 砂中小于0.075 mm的颗粒不应大于20%, 含泥量不应大于3%, 泥块含量不应大于0.5%。
石料: 采用坚硬耐久的碎石或卵石, 粒径不宜大于15, 且级配良好。当使用碱性速凝剂时, 石料不得含活性二氧化硅。
水: 水质应符合工程用水的有关标准, 水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。
1.2、 机械及管路
喷射机、 混凝土搅拌机等使用前均应检修完好, 就位前要进行试运转。管路及接头要保持良好, 要求风管不漏风, 沿风、 水管路每隔40—50米装一阀门接头, 以便当喷射机移动时, 联结风、 水管。
1.3、 其它
检查开挖断面, 欠挖处要补凿够。敲帮找顶、 清除浮石, 用高压水冲洗岩面, 附着于岩面的泥污应冲洗干净, 每次冲洗长度以10—20米为宜。对裂隙水要进行处理。
不良地质处应先进行加固( 如采用锚杆、 钢筋网或金属支架等) 。对设计要求或施工使用的预埋件要安装准确。备好脚手架或喷射台车, 以便于喷射边墙上部或拱部。埋设测量喷混凝土厚度的标志, 如利用锚杆预留一定长度作标记时, 应及时将多余长度锯掉, 以免喷射后露在表面。喷射作业面必须有充分的照明, 照明灯上应罩上铁丝网, 以免回弹物打坏照明灯。
作好回弹物的回收和使用的准备, 喷射前先在喷混凝土地段铺设薄铁板或其它易于回收回弹物的设备。
2、 喷射作业工艺流程
喷射混凝土施工流程图见下图:

施工准备
施喷面的清理
计量配料
砂、 石、 水泥、 水、 外加剂及钢筋纤维
混凝土搅拌站
拌 和
装运喷料
现场施喷
检查、 试验
结 束
合格
初喷混凝土
不合格
喷射混凝土施工流程图

2.1、 干喷: 喷射混凝土喷浆料在洞外集中拌制, 运输车运至作业点, 采用PZ—5( 5m3/h) 型干喷机配合简易台车进行喷射施工。其施工工艺如下图所示。

湿式喷射机
搅拌机
外加剂
水泥
粗骨料
细骨料
水
喷头
压缩空气
速凝剂

2.2、 湿喷: 将骨料、 水泥和水按设计比例拌和均匀, 用湿式喷射机压送拌和好的混凝土混合料至喷头处, 再在喷头上添加速凝剂后喷出。其施工工艺如下图所示。
水
喷 头
压缩空气
速凝剂

干式喷射机
搅拌机
外加剂
水 泥
粗骨料
细骨料

干喷产生的粉尘量和回弹量均很大, 且喷射质量和操作手的熟练程度有直接关系, 但使用的机械较简单, 机械清洗和故障处理较容易; 湿喷混凝土的质量较容易控制, 喷射过程中的粉尘和回弹量较少, 是值得推荐的一种喷射工艺, 但其对机械要求较高。
2.3、 潮喷: 喷浆料拌和时可采用将骨料预加少量水, 使之呈潮湿状, 再加水泥拌和的方法, 以降低上料、 拌和和喷射时的粉尘。施工工艺同干喷。
三种喷射方法在施工中应结合实际情况合理选用。
3、 喷射作业基本要求
3.1、 风压及水压
风压与输送距离、 高程、 管的弯曲半径及数量、 干拌合料配合比、 砂石的种类、 级配、 含水率等有关。为了保证喷混凝土的质量, 降低回弹率, 减少粉尘, 喷射作业时, 要求风压稳定, 压力大小调整适当。当输料距离不大时, 双罐式混凝土喷射机的风压和水平输送距离的关系为:
空载压力( 100kpa) =0.01×输料管长度( m)
工作压力( 100kpa) =1+0.013×输料管长度( m)
但当向上垂直输送时,风压比水平输送约每10 m增高20--30 kpa。
水压一般要比风压高50--100 kpa, 要求在喷头水环处形成水雾, 使干拌合料充分湿润。喷射作业区的系统水压应大于400 kpa, 系统水压不足时, 须采用压力水箱来提高水压。
3.2、 喷射混凝土配合比的控制
水胶比: 宜控制在0.4-0.5之间, 根据混凝土喷射强度试验而定;
用水量: 根据混凝土坍落度要求确定;
胶凝材料用量: 根据水胶比和用水量计算确定, 但不宜小于400mg/m3; 砂率: 宜为45％-60％.
和易性: 喷射混凝土拌合物应无离析和泌水、 黏聚性好; 稀薄流喷射混凝土最适宜坍落度为8-12 cm, 稠密流喷射最适宜坍落度为10-16cm。
早期强度: 按照《回弹法测试混凝土抗压强度技术规程》( JGJ/T23) 测试喷射混凝土早期强度时, 其24h抗压强度不低于10MPa。
3.3、 喷射角度与喷射距离
喷嘴与岩面的角度, 一般应垂直于岩面。但在喷边墙时, 宜将喷嘴略向下俯10º左右, 使混凝土束喷射在较厚的混凝土顶端。由于混凝土束喷射在呈粘塑性状态的混凝土上, 可避免料束中的粗骨料直接与岩面撞击, 减少回弹量。
喷射距离是以喷混凝土最小的回弹和最高的强度来确定的。原则上以能看清喷射情况, 使料束集中, 回弹量小为宜; 同时也取决于喷头出口压力大小。一般以0.6—1.2 m较好。喷射手应视具体情况, 选用适当的喷射距离。
3.4、 一次喷射厚度
一次喷射厚度, 主要由喷混凝土颗粒间的凝聚力和喷射层与受喷面间的粘结力而定。厚度太薄会增大回弹率; 厚度太大会使混凝土颗粒间的凝聚力减弱, 同时会引起大片坍落或形成混凝土与岩面脱离。适宜的一次喷射厚度就是混凝土层在不错裂、 不脱落的情况下达到的最大厚度。
分层喷射厚度主要和喷射部位有关。
喷射厚度和喷射部位
项目
一次喷射厚度( cm)
掺速凝剂
不掺速凝剂
拱部
5--6
3—4
边墙
7--10
5—7

分层喷射厚度一般为粗骨料最大粒径的二倍, 如一次喷射厚度小于5cm, 使用石子的最大粒径也要相应减小。
3.5、 分层喷射的间隔时间
分层喷射合理的间隔时间不但与水泥品种、 速凝剂掺量有关, 而且与施工温度、 速凝剂种类和水灰比大小等有关。
3.6、 喷射顺序
喷射施工按一定顺序有条不紊地进行, 喷射作业区段的宽度依坑道具体条件而定。一般应以1.5—2.0米进行。对于水平坑道, 喷射的顺序应先墙后拱, 自下而上。如岩面凹凸不平时, 应先喷凹处找平, 然后向上喷射。喷射时喷嘴料束应呈旋转轨迹运动, 一圈压半圈, 纵向按蛇形进行。如因工程需要适当美观时, 可在喷混凝土表面上再喷射一层同标号水泥砂浆, 此时喷射顺序应自上而下, 喷头料束呈横扫方式运动, 不能旋转或停留, 以使表面平整光滑。
当岩石松散或处理坍方时, 喷射作业应紧跟作业面, 初喷应先拱后墙, 复喷则先墙后拱。
3.7、 喷射操作
对不同的喷射机, 要严格按规定的操作方法进行操作, 否则容易发生堵管、 反风等现象。喷射机的开、 停顺序为: 开动时, 先开风后给水, 最后开电供料; 停止时, 先停止供料, 待料罐中的存料喷完后再停电, 最后关水停风, 同时要根据输送距离的变化, 随时调整风压、 喷嘴的操作, 喷射开始时先给水再送料; 结束时, 先停风后停水。在喷射时, 要随时观察围岩、 喷层表面、 回弹和粉尘等情况, 及时调整水灰比。当喷嘴不出料时, 应将喷嘴对准前下方, 避开人员。处理堵管时的工作风压不得超过0.4Mpa。
3.8、 养护
喷射混凝土养护应符合一下规定:
( 1) 混凝土喷射终凝2小时后, 应采用养护台架进行湿润养护, 养护时间不得少于14天。
( 2) 黄土或其它土质隧道, 以喷雾养护位移, 防止喷水过多软化下部土层。
( 3) 隧道内环境气温低于5℃时, 不得进行喷水养护。
4、 锚喷作业注意事项
4.1、 喷射混凝土作业需紧跟开挖面时, 下次爆破距喷混凝土作业完成时间的间隔, 不得小于4小时。
4.2、 喷射混凝土回弹率应与控制, 拱部不应超过40%, 边墙不应超过30%;
4.3、 锚杆应在初喷砼后及时施作, 要求垂直于岩面, 外露长度不大于10厘米, 锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%。
4.4、 锚杆钻孔前应根据设计要求定出孔位, 做出标记, 孔位允许偏差为±15毫米。
4.5、 采用钢筋网喷射混凝土时, 可在岩面喷射一层混凝土后再进行钢筋网的铺设, 并在锚杆安设后进行钢筋使用前应清除锈蚀; 钢筋网应随受喷面的起伏铺设, 与受喷面的间隙一般不大于3cm, 钢筋网应与锚杆或其它固定装置连接牢固, 在喷射混凝土时不得晃动。
4.6、 冬季施工时, 喷射作业区的气温不应低于5℃, 在结冰的层面上不得喷射混凝土。混凝土强度未达到6Mpa前, 不得受冻。混合料应提前运进洞内。混合料进入喷射机料斗前温度不应低于5℃。对液体速凝剂进行加热处理时, 温度不低于10℃( 最佳为20℃) 。
4.7、 采用钢架喷射混凝土时,钢架的型式、 制作和架设应符合下列要求:
1) 钢架支撑可选用H型钢、 工字钢、 U型钢、 钢轨、 钢管或钢筋格栅等制作。钢架加工尺寸等应符合设计要求。
2) 钢架支撑必须具有必要的强度和刚度, 刚架的设计强度, 应保证能单独承受2—4米高的松动岩柱重量, 其形状应与开挖断面相适用。
3) 支撑接头由螺栓连接牢靠, 当作为衬砌骨架时, 接头应焊接。
4) 格栅钢架的主筋材料应采用Ⅱ级钢筋或Ⅰ级钢筋, 直径不小于22mm, 联系钢筋可根据具体情况选用。
5) 钢管钢架应在钢管上设置注浆孔, 架设后应注满水泥砂浆。
6) 钢架应按设计位置架设, 钢架之间必须用纵向钢筋联接, 拱脚必须放在牢固的基础上。钢架与围岩应尽量靠近, 但应留2—3cm间隙作混凝土保护层。当钢架和围岩之间的间隙过大时应设垫块。如钢架支撑作为衬砌混凝土骨架时, 应用预制混凝土背板或填块固定牢靠。
7) 钢架应于隧道中线, 上下、 左右允许偏差5cm, 钢架倾斜度不得大于2cm。拱脚标高不足时, 不得用土、 石回填, 而应设置钢板进行调整, 必要时可用混凝土加固基底。拱脚高度应低于上半断面底线15—20cm, 当拱脚处围岩承载力不够时, 应向围岩方向加大拱脚接触面积。
8) 当钢架喷射混凝土作为永久性支护结构时, 钢架与围岩间的间隙必须用喷射混凝土充填密实。间隙过大时, 可用钢楔或混凝土楔块顶紧, 其点数单侧不得少于8个。喷射混凝土应由两侧拱脚向上对称喷射, 并将钢架覆盖。
5、 故障的预防和处理
5.1、 堵管
原因:
1) 筛选不严, 有杂物或大石块、 结块水泥混入拌合料中;
2) 砂、 石含水率过大, 引起管壁粘结;
3) 喷射作业结束后, 喷射机未进行清洗, 储料筒内壁有灰、 砂粘结, 以后在运转中有大块粘结物脱落。
4) 输料胶管内壁磨损后翻起, 造成输料不畅, 堵塞;
5) 输料管漏风, 风压降低;
6) 输料管出现死弯或弯度过大;
7) 喷射风压过低或风量不足;
堵管现象:
1) 料罐内有拌合料, 但喷枪不出料;
2) 喷射压力表指针突然上升, 工作料罐内压力增大;
3) 喷射机突然出现反风现象;
排除方法:
1) 立即停止上料, 并停机关风, 打开排气阀, 放出罐内压缩空气;
2) 找出堵塞部位;
3) 如在输料管堵塞, 可将胶管托起, 用木棍沿堵塞部位的前端逐渐向堵塞部位敲打至胶管松软, 如在喷出弯管或在喷枪出口处堵塞, 可卸下弯管或喷枪, 用铁条疏通;
4) 最后打开风阀送风, 排出积料;
预防措施:
1) 喷射机在使用前或结束后, 要检查、 清理料罐中的余料杂物, 停止工作时, 上料口应加盖盖严, 防止杂物、 石子掉入;
2) 严格掌握操作顺序, 并在操作过程中经常见木槌敲打罐体, 使拌合料不致粘结在料罐内壁;
3) 把好材料筛选质量关, 在喷射机的上料口处再增设一道筛子;
4) 对已磨损的输料管要及时包扎或更换;
5) 输料胶管的弯度要适宜, 避免死弯;
6) 喷射前要检查风压、 风量, 风压或风量不足时不喷;
5.2、 出料不匀
原因:
1) 装料不匀;
2) 风源风压波动;
处理方法:
1) 喷射时要求连续均匀上料;
2) 加大风压能力, 增设小风包, 错开用风的设备及工具的作业时间;
5.3、 喷干料没有水
原因:
1) 水环处水眼堵塞;
2) 水压低, 水量不足;
3) 供水管路漏水;
处理方法:
1) 疏通水眼;
2) 保持足够水压、 水量;
3) 处理管路漏水;
6、 质量检验标准
( 1) 喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥。水泥进场时, 必须按批对其品种、 级别、 包装或散装仓号、 出厂日期等进行验收, 并对其强度、 凝结时间、 安定性进行试验, 其质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥》( GB175) 等的规定。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂日期超过3个月时, 必须再次进行强度试验, 并按试验结果使用。
( 2) 喷射混凝土所用的细、 粗骨料应按批进行检验, 其各项指标应符合现行国家标准。喷射混凝土宜采用饮用水, 当采用其它水源时, 水质硬 符合现行国家标准《混凝土拌和用水标准》( JGJ63) 的 规定。
( 3) 混凝土外加剂进场时, 必须按批对水减率、 凝结时间差、 抗压强度比进行检验, 其质量必须符合《混凝土外加剂》( GB8076) 、 《混凝土外加剂应用技术规范》( GB50119) 等现行国家标准和其它有关环境保护的规定。
( 4) 喷射混凝土所用的配合比设计根据原材料性能、 混凝土的技术条件和设计要求进行, 并应符合下列规定:
1、 灰骨比宜为1:4-1:5;
2、 水灰比宜为0.40-0.50;
3、 含砂率宜为45％-60％;
4、 水泥用量不宜小于400Kg/m3;
(5)喷射混凝土强度必须符合设计要求, 用于检查喷射混凝土强度的 试件, 可采用喷大板切割法制取。当对强度有怀疑时, 可在混凝土喷射地点采用钻芯取样法随机抽取制作试件做抗压试验。
( 6) 喷射混凝土的厚度应符合下列要求:
1、 平均厚度大于设计厚度;
2、 检查点数的60％及以上大于设计厚度;
3、 最小厚度不得小于设计厚度的1/2, 且不小于3cm。
( 7) 混凝土喷射方式符合设计要求, 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。采用湿喷方式的 喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求。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。
( 8) 喷射混凝土原材料每盘称量偏差应符合下表规定:
序 号
材 料 名 称
允 许 偏 差
1
水 泥
±2％
2
粗、 细骨料
±3％
3
水、 外加剂
±2％
注: 1、 各种衡器应定期检定, 每次使用前应进行零点校核, 保证计量准确。
2、 当遇雨天或含水率有显著变化时, 应增加含水率检测次数, 并及时调整水和骨料的用量。
( 9) 喷射混凝土表面应平顺, 无裂缝及掉渣现象, 锚杆头及钢筋无外漏。
7、 安全技术和防尘措施
7.1、 安全注意事项
1) 严禁将喷枪对准施工人员, 以免突然出料伤人。
2) 喷射作业时, 如压力表指针突然上升, 并出现往复摆动时, 可能有大石块堵住喷射机喷出弯管, 此时应立即停机排除, 切勿将大石块强行吹出。
3) 用震动疏通的方法处理喷管时, 喷射手和辅助操作人员要紧握喷枪, 以免送风时喷枪甩动伤人。处理堵管时, 料罐工作风压不能超过0.4Mpa。
4) 处理喷出弯管堵塞或清理料罐时, 严禁在开动电机、 分配盘运转的情况下将手伸入喷出弯管或工作料罐内。
5) 平行作业中处理堵管时, 应通知附近工作人员避开喷枪出口方向。
6) 喷射手应配防护面罩或防护眼镜、 胶布雨衣和手套, 洞内工作人员带防尘口罩, 加速凝剂的工作人员应带胶皮手套。
7.2、 防尘措施:
1) 适当增加砂石的含水率, 是减少砂、 石在搅拌、 上料和喷射过程中产生粉尘的有效方法。砂的含水率宜控制在5%--7%; 石子的含水率以2%左右为宜。
2) 加强通风和水幕喷雾, 对降尘有显著效果。一般通风管距工作面以10—15米为宜。同时在喷射工作面的回风流中设置喷雾器进行水幕喷雾, 以降低粉尘。
3) 适当增加拢料管长度, 可使料、 水混合均匀, 减少粉尘喷出。拢料管长度以40—60cm为宜。因太长操作不便, 同时会出现管口淌浆。
4) 严格控制工作压力。在满足工艺要求的条件下, 工作风压不宜过大, 水灰比要控制适当, 避免干喷。
5) 如采用普通搅拌机时, 应增加密封盖。上料尽可能采用皮带上料机。
6) 在施工布置上, 根据设备、 操作技术等条件, 尽量采用远距离管道输料喷射。