喷射混凝土施工工艺在济南市锦绣川水库干渠改造工程中的应用.pdf

水利建设与管理 2 0 1 3 年 第3 期 喷射混凝土施工工艺 在济南市锦绣川水库干渠改造工程中的应用 朱天 民 ( 山东省水利勘测设计院 济南2 5 0 0 1 3 ) 【 摘要】 本文简述 了喷射混凝土施工技术在济南市锦绣川输水干渠维修中的应用和施工中取得的一系列经验， 包括设备选型、 材料、 喷砂清壁、 喷射混凝土工艺等。喷射混凝土不用模板， 节约了大量模板材料， 省去了支模 、 浇 筑和拆模工序， 使混凝土输送、 浇筑和捣实合为一道工序， 加快了施工进度。此外， 喷射混凝土的强度、 抗渗性、 表 面平整度均达到了规范标准。 【 关键词】 喷砂清壁 喷射混凝土 施工工艺 养护 1概况 1 1 项 目概况 锦绣川水库位 于济南 市历城 区锦 绣川 乡境 内， 属 玉符河水系。水库控制流域面积 1 6 6 k m 。水库始建 于 1 9 6 6年 l 0月 ， 1 9 7 0年 l 0月竣工 ； 1 9 9 9年对水库进 行除险加固， 大坝为浆砌石重力坝， 总长 3 7 8 m， 坝顶高 程 2 5 4 4 0 m， 兴利水位 2 4 8 5 0 m， 设计洪水位 2 5 1 9 9 m， 校核 洪水 位 2 5 2 9 7 m， 兴 利 库 容 3 5 9 2万 m ， 总库 容 4 1 0 0万 1 T I 。水 库 建设 之 初 主要 用 于农 业灌 溉 ， 1 9 8 7 年开始向城市供水， 为缓解市区供水压力和保泉作出 了重要贡献 。2 0 0 7年列为省级饮 用水水 源地 。 锦绣川输水干渠位于历城区南部山区， 渠道上游 土地多为砂壤 土 ， 透水性 强 ， 下 游为平 原洼地 ， 地 势南 高北低 ， 地形坡度 由南 向北逐渐 变缓 。干渠 于 1 9 6 7年 3月兴建， 总长 3 1 5 k m， 其中从渠首至分水岭水厂人 口， 全长 2 7 4 0 5 k m。干渠大部建在高山、 陡崖、 深沟 、 险滩 之间 ， 沿途 隧洞 1 3个 ， 总长 4 4 7 8 m， 渡槽 1 0座 ， 总 长 5 8 2 m 。 1 2 项 目主要建设 内容 干渠总长 3 1 5 k m， 建设内容为渠道防渗维修加 固， 主要工程分为三项 ： 侧墙钢筋制安、 喷射 C 2 5混 凝土； 渠底钢筋制安现浇 C 2 5 混凝土； 渠道上部模 7 0 板安装 、 钢筋制安 、 现浇 C 2 5盖板 。 2喷射混凝土施工方法 2 1 渠墙侧面喷砂清理 锦绣川输水 干渠经 过多年 运行 ， 渠道 内壁 长满 青 苔等各种污物， 招标文件工程量清单中规定用工业草 酸清刷渠壁， 由于锦绣川输水干渠属于生活用水输水 渠道 ， 考虑工业 草酸 污染 渠道 ， 中标单 位经 与业 主 、 监 理现场试 验确定采用喷砂清理方案清刷渠壁 。 2 1 1 喷砂 的基本原理 喷砂是采用 压缩 空气 将 砂子 ( 普 通 中砂 ) 高 速 喷 射到需要清刷的渠壁上， 由于高速运动的砂子对渠壁 冲击 、 切削作用 ， 渠壁达 到清 污所要 求 的质量 标准 ， 并 且使渠壁具有不同的粗糙度 ， 大大增加了渠壁与混凝 土的黏合力 ， 延长了混凝土的使用寿命。 2 1 2喷砂机的选择 本工程采用的是 D T -9 0 6 0 A压人式干喷砂机， 压 入式干喷砂机由4个系统组成 ， 即压力罐 、 介质动力系 统 、 管路系统、 控制系统。压入式干喷砂机是以压缩空 气为动力， 通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力 ， 将磨料通过出砂阀， 高速喷射到需要清污的渠壁。 2 1 3 砂料 的选择 砂料采用 中等 级配天 然砂 ， 由于进 入施 工 现场 的 朱天民 喷射 混凝 土施 工工艺在济南市锦绣川水库 干渠改造工程 中的应 用 砂子含水量太 大 、 大粒 径砂子 过 多 ， 因此需 要 晾晒 、 过 筛 ， 砂子的含水量控制在 2 以内， 砂料粒径控制在 0 51 5 mm。 2 1 4 环境 控制 鉴于整个施工现场处于济南市风景优美 的南部 山 区， 施工时整个渠道上部采用彩条布覆盖 ， 以免污染 果 树及周边环境 。同时 ， 每 日监测施 工现场 的环境湿度 ， 当空气湿度大于 8 5 时， 停止作业。 2 1 5 喷砂时机械控制 喷砂操作时 ， 压缩空气 阀要缓慢打开 ， 气压 不准超 过0 8 M P a 。喷砂前应检查压力容器的生产厂家是否 持有 有关 部门颁 发的特种设备生产许可证和 国家安监 要求的年检证明， 喷砂工佩戴的防护工具、 安全带和供 氧设 备是否安 全可靠 ， 喷嘴孔 口直径增 大超过 2 5 时 应 及时更换 。储气 罐 、 压力 表 、 安全 阀要定期校 验 。储 气罐两周排放一次灰尘， 砂罐里 的过滤器每月检查 一 次。 对操作 人员进行安 全培训 ， 熟记 喷砂 机 的操作 规 程 ， 把人 身安 全放在第一位 ， 做好 安全应 急预案 与安全 交底 。 2 1 6 质量控制 喷砂完成后 ， 首先应对 喷砂渠壁进行 全面检 查 ， 主 要检查清洁度和粗糙度 ， 检查过程中， 对不易喷射到的 部位， 要做重点检查 ， 确保渠壁的清污质量。 2 2 插 固钢筋的施工操作方法 a 按照设计要求在墙身上标注打孔位置， 锚筋顺 渠道方 向间距 5 0 c m， 竖 向 7 0 e ra呈梅花形布置 。 b 钻孔时钻杆应垂直墙面平稳钻进 。 C 钻孔 内的粉尘必须采用压力水 冲洗 干净 。 d 插 固钢筋应 调 整平 直 ， 钢筋 表 面锈皮 、 油 污 清 除干净 。 e 安装插固钢筋前必须用水充分湿润钻孔。 f 插固钢筋固定采用干硬性水泥砂浆， 干硬性水 泥砂浆的材料配合比应符合设计要求。 g 预先在孔内填入一定数量的砂浆 ， 再将插固钢 筋放入， 并用锤击至孔底， 然后边填砂浆边用小圆套管 沿锚杆周 围冲击捣实 ， 直至钻孔填满砂浆 。 h 干硬性砂浆要 随拌随用， 搁置时间不得超过 2 h ， 拌制时控制水灰比， 水灰比控制在0 2 5左右。 2 3 喷射混凝土或喷浆 2 3 1 原材料实验 施工现 场项 目部质 检员 与现场监 理共 同取 样后 ， 于 2 0 1 1年 1 0月 1 1日 送 到山东水利工 程试验 中心 ， 进 行原材料检测 ， 1 0月 1 5 日收到 实验室检 测报告 ， 配合 比通 知单 ， 经实 验 室检测 ， 采用 P 0 4 2 5 R水 泥 ， 粒径 为 51 0 I q m 的 石 子 ， 中 等 级 配 天 然 砂 ， 配 合 比为 1 ： 2 3 4 ： 2 4 2时 能达 到设 计 C 2 5混 凝土 强度 标 准 ， 根 据实验室给出的配合 比并结合实际情况， 计算出施工 配合 比 ， 一袋水泥配砂 1 1 5 k g ， 石子 1 2 0 k g 。 2 3 2 混凝 土喷射机 的选择 锦绣川输水干渠基本是沿半 山腰布置 的矩 形石砌 渠道与穿山隧洞， 渠底宽 4 5 m， 高 5 3 m， 由于施工场 地狭窄， 通过多次方案比选 ， 现场试喷， 最终选择 P Z 一 5型号 的混凝土 喷射机 ， V F Y 一 1 0 7 一 C型号 的空 气压 缩机 ， 混凝土喷射机 的生产功效平均达到 2 5 m h 。 2 3 3 喷射混凝 土 由于本工程施工场地的局限性， 人员、 设备、 材料 所 占用的施工 空间较 大 ， 使每一个 施工 工作 面大 大缩 小， 混凝 土喷射 机 喷头距 离渠 壁 的最 大距 离仅 有 1 5 m， 要求喷射手具有熟练的喷射技术， 熟悉喷射程 序， 了解混凝土喷射机的机械性能。开工前做好操作 人员的 岗前培训 ， 不仅要对操作人员技术交底 ， 还要 对 操作人员进行环境与职业健康安全交底。 2 3 3 1 机械性能及生产准备 首先对混凝土 喷射机 、 空气压缩 机进 行检 查 以确 保机械的密封性能良好。其次对运输、 搅拌 、 上料机械 检查 ， 保证机器运转正常， 输料连续均匀。 混凝土喷射机操作手要掌握根据不同喷射面采取不 同的喷射方法， 严格控制喷射厚度、 喷射顺序， 喷射手应 注意 随时根据材料情况调节水量 ， 以达到最佳水灰比。 7 1 水利建设与管理 2 0 1 3 年 第 3 期 2 3 3 2 喷射混凝土技术要求 喷射混凝土分段、 分片、 分层技术要求 喷射混凝 土应 根 据环 境 、 大气 温 度 依 次分 段 、 分 片 、 分层进行 。如果气温 适宜 ， 约 在 2 5 C 左 右 ， 混凝 土 初 凝较快 。分段 不 宜超过 8 m， 分 片大小 不宜 超过 3 m X 3 m 。如果气温在 喷射 时为 1 5 左右 ， 分段 不宜超过 1 6 m， 分片大小根据渠壁宽度不宜超过 5 m5 m， 分层 厚度控制在两层， 每层混凝土厚度 5 e m。 2 3 3 3 喷射混凝土喷射操作技术要求 a 喷射混凝土顺 序 应 自下 而上进 行 喷射 以减 少 混凝土因重力而滑动或脱落 ， 从而控制喷射混凝土的 回弹量。 b 每一段 喷射混凝土 的每一层 喷射完成 后 ， 应在 与下一段喷射混凝 土搭接处留出 0 5 m宽的斜面 ， 如果 搭接处喷射混凝土已经终凝时 ， 应在斜面上用压力水 冲洗润湿后再行喷射混凝土。 C 第一层混凝土喷射时， 除了按照要求 自下而上 进行 喷射外 ， 还应该先 喷射钢 筋 网架 与渠壁之 间 的混 凝土 ， 然后 喷射钢筋 网的空 白处 ， 从而降低 喷射混凝 土 的 回弹量。 d 第 二层t 昆 凝 土喷射时 ， 喷射应 在前一 层混凝 土 初凝后进行， 但不得超过终凝后 1 h ， 如果超过终凝后 1 h ， 必须用压力水清洗第一层的喷射t 昆 凝土面， 以便第 一 层喷射混凝土与第二层喷射混凝土较好黏合 。 e 喷射混凝土 的喷射 机压力技 术要 求 ： 喷射 混凝 土时 ， 喷射机喷射风压决定 了喷射速度 。风压过大 ， 喷 射速度增大 ， 回弹料增加， 加大了原材料的损失率。风 压过小 ， 影 响 昆凝 土强 度 ， 达不 到招 标 文 件 的技 术要 求， 经过施工单位现场反复试验 ， 喷射机的工作风压为 0 3 0 5 M P a ， 不得超过 0 8 MP a ， 输水管压力控制按水 压高于输料管风压 1 0 1 5 N e m 进行控制。 喷射混凝土的喷射机与喷射面距离技术要求 ： 在喷射机喷射压力一定的条件下， 喷射距离过小， 增加 了喷射混凝土的喷射速度， 同时由于混凝土中石子与 渠壁碰撞 ， 大大增加了料物反弹； 喷射距离过大， 不但 7 2 不利于混凝土的压实， 而且由于后来喷射的混凝土与 先前喷射的混凝土二者之间黏合力减小而加大了料物 反弹量 ， 经施工现场测试 ， 混凝土喷射机 喷头 与渠壁垂 直距离 1 5 m时 ， 料物反 弹量最小 ， 如果 喷射机 喷头 与 渠壁垂线成 3 0 。 夹角时 ， 料物反弹量较小 。 2 3 4养护 组织专门人员负责喷射混凝土的养护工作 ， 混凝 土喷射结束后6 h以内开始养护， 如果气温在 2 5 左右 时每天喷水不少 于两 遍 ， 气 温超过 3 0 喷水 不少 于 4 遍 ， 如果有大风 天气 ， 应适 当增 加喷 水次数 ， 保证 混凝 土充分湿润 。如 果不及 时养 护 ， 混凝 土 中水 分 蒸发 过 快 ， 会导致 喷射混凝 土表 面出现 片状或 粉状剥落 ， 同时 出现干缩 裂纹。 2 3 5施工应注意 的问题 a 原材料要严格过筛， 要认真清洗石子， 要经常 保持砂子有 6 8 的含水率 ， 以减少喷射作业中的 粉尘 ， 防止 或减 少堵 管 事故 ， 确 保 喷射 混 凝 土 的施 工 质量 。 b 速凝剂掺 量要 准 确 ， 拌 和要 均 匀 ， 拌 和 料要 随 搅随用。因拌和料中掺有速凝剂 ， 其停放时间不应超 过2 0 m i n ， 以免引起水泥预水化而降低混凝土强度。 C 喷射时应先喷裂缝 、 孔洞处 ， 后喷一般的补强 面。对于喷射裂缝、 孔洞或配置钢筋的结构面， 喷头与 受喷面的距离缩小为 0 4 0 7 m， 以确保喷射质量。 d 喷射混凝土 的表面 自然平整 ， 严禁在 照明设 施 达不 到要求 的情况 下施工 ， 以免 喷射混凝 土表面平 整 度达不 到规 范要求 。在施工 过程 中 ， 如果 喷射 混凝 土 初凝 后表面出现明显不平 整 ， 凹陷的地方用 喷浆 补平 ， 凸出部分用刮尺刮平。 3 结语 喷射混凝土施工工艺在济南市锦绣川水库干渠改 造工程 中的成功应用 ， 不但为维修老化输水渠道节省 了大量模板 、 人工费用 ， 而且积累了山区矩形渠道喷射 混凝土的经验与数据， 完全达到了规范要求的施工标 准 。