湿式喷射混凝土施工技术应用与分析.doc

湿式喷射混凝土施工技术应用与分析1 前言喷射混凝土技术的形成，在世界上已有近百年的历史，由于喷射混凝土比模筑混凝土在某些方面具有独特的优越性，并随着科学技术的不断发展，喷射混凝土在机具、材料、工艺上的日臻成熟，使其应用非常广泛。如地下工程的“新奥法”、“挪威法”原理施工，皆是以喷射混凝土为支柱的工艺。而湿式混凝土施工技术,是解决喷射中粉尘和混凝土回弹的根本措施。采用具有性能稳定，耗材少、回弹低、粉尘低、一次性喷厚大等优点，具有显著的经济效益和社会效益。已在铁路、公路、水电、市政等工程中应用，但是由于部分施工单位对湿式喷射混凝土施工技术缺乏全面了解或掌握，造成资源浪费，往往在施工过程中达不到预期的经济效益和社会效益，只好采用干（潮）喷混凝土施工。为保证湿喷混凝土的质量，达到预期的经济效益和社会效益，必须对湿喷混凝土特点、施工工艺、操作方法、机具设备、劳动组织、原材料与配合比、适用范围、优缺点等方面进行全面的了解和分析。笔者根据某高速公路某隧道湿喷混凝土施工进行总结，以期能为采用湿喷技术施工的单位提供经验。1 工程概况某高速公路某隧道左、右线分离设，两洞室相距约35米，左线隧道进口桩号LK160+815，出口桩号LK164+462，隧道长度3647米；右线隧道进口桩号RK160+845，出口桩号RK164+430，隧道长度3585米；属特长隧道。其中XH-45合同段：左线隧道LK162+600LK164+462、右线隧道进口桩号RK 162+600RK164+430的施工任务由中铁隧道隧道集团三处承担建，初期支护采用C25网喷混凝土，喷射混凝土15000m3。2 湿喷混凝土的选择某隧道是某高速公路重点工程之一，对喷射混凝土施工质量要求高，采用湿式喷混凝土的工艺使喷射混凝土的质量处于受控状态，水灰比是控制和外加剂均通过自动计量拌和站电脑自动计量，与干（潮）喷相比，杜绝了水灰比和外加剂靠操作人员的观感和经验进行调整的随意性。本工程喷射混凝土量15000m3，如采用干（潮）喷施工，回弹量达到30%以上，喷射混凝土材料用量超过20000 m3。而采用湿式喷混凝土，回弹量控制在10%以内，喷射混凝土材料用量在16500 m3左右，大量节约喷射混凝土材料用量。某隧道独头掘进1800m以上，且为上坡施工，施工通风压力较大。如采用干（潮）喷混凝土施工，产生大量粉尘，操作人员的作业环境较差，对人身健康由一定的影响，且增加隧道通风压力。采用湿喷混凝土施工，水泥、集料和水在拌和站拌成混凝土状由混凝土罐车运输、湿喷机喷射施工，杜绝了粉尘来源，改善了施工环境。采用干（潮）喷混凝土施工，对喷射手的水平要求较高，须有丰富的工作经验。采用湿喷施工，操作简单，喷射作业主要靠风、电闸门的操作，作业人员易掌握。某隧道地质复杂，围岩稳定性差，开挖后保证初期支护施工的及时性，采用湿喷施工，一次喷层厚度大，有利于隧道初期支护结构的形成。在标准作业条件下，拱部喷层一次可达8cm以上，墙部一次可达15cm以上，且施工速度快。根据某隧道施工质量要求、施工现状和环境条件，喷射混凝土采用湿喷施工是必要的。3 施工机具选择与配备3.1施工机具选择湿喷机的选择是实施湿式喷射混凝土工艺的关键，过去主要靠进口，其结构有泵送式、螺杆式和风送式。这些设备费用昂贵，对混凝土的品质要求高，而且操作较复杂，上料机具不配套。一些施工单位虽然购置了湿喷机具，但由于操作较复杂、施工过程机械故障多、施工成本过高等原因，不能充分发挥湿喷混凝土的优点而弃用湿喷，使湿喷技术应用受到一定的制约。由铁道部科学研究院西南分院研制成功的TK-961型转子活塞式混凝土湿喷机，具有以下特点：该机结合了转子风送干喷机和活塞泵送湿喷机的优点，不仅实现全湿喷，而且避免了脉冲供料的缺点。与进口机相比，该机购置费用低，备件、配件供应及时。体积较小，适用各类隧道施工，不受狭窄工作场所限制。喷射混凝土可用人工操作，也可与机械手配合喷大断面。结构简单，便于清洗保养。该设备具有以上的特点和优点，正逐步被从事地下工程的施工企业所采用。TK-961型湿喷机的技术参数如下：喷射形式： 全湿喷、稀薄流输送；生产率：5m3/h；最大骨料粒径：15mm；混凝土塌落度：618cm；速凝剂类型：液态速凝剂；工作风压：0.30.5MPa；耗风量：10 m3/min；电机功率：7.5kW；行走方式：轮胎、轨行外形尺寸：220013001540mm（轮胎式）；3.2施工机具及人员配备3.2.1机具配备湿喷需用设备：自动计量拌和站50m3/h一座，5 m3混凝土运输罐车3台，湿喷射司机：湿喷机4台（每座隧道2台）；3.2.2湿喷机人员配备以一台湿喷机为例：喷射手2人（含助手兼前台指挥）；湿喷机司机1人；湿喷机上料4人（兼管路工、电工）。4 原材料与配合比的选择4.1原材料的选用水泥采用P.042.5R普通硅酸盐水泥，水泥用量400kg/ m3；砂：以中砂为宜；碎石粒径510mm；速凝剂伴侣：要求喷混凝土的坍落度较大，不容易使喷混凝土在凝固后产生“干裂”现象，导致支护能力下降。在拌混凝土时加入高速凝剂伴侣，在同样坍落度时减水率大于15%，速凝剂伴侣的掺量一般为水泥重量的11.2%。速凝剂：速凝剂的品质好坏关系到喷混凝土时的回弹量的大小、初期强度的增长幅度及后期强度的损失。4.2配合比的确定混凝土应选用低成本高性能喷射混凝土，且应满足喷层强度要达到设计值，特别是初期强度高；黏附性好，回弹量小，坍落度达到1418cm，工作效率高，不宜发生堵管现象。根据现场的材料检验情况，计算并通过室内试验确定湿喷混凝土的理论配合比为某隧道为特长隧道，且为上坡施工，对隧道的通风质量要求较高；采用湿喷技术可隧址区分布的地层主要为：下元古界的某河组花岗岩及元古代侵入岩体，岩性为微风化花岗闪长岩和辉长岩；岩体受构造影响严重，节理裂隙发育，节理多闭合。其中围岩Rb=35MPa，C=6 MPa; 围岩Rb=70MPa，C=10MPa。岩体较破碎,呈碎石状压碎结构。岩石可钻性中难，岩石爆破为脆性破坏，岩石可爆性能中等。、围岩开挖占整个隧道围岩开挖的80%以上。围岩开挖宽度11.94m，开挖面积83.55，围岩开挖开挖宽度11.76m，根据某隧道工程的特点和湿喷混凝土施工的特点决定采用湿喷混凝土施工技术，主要表现在以下几个方面：参考资料西部编辑特点：1、输送距离远2、采用斜置式闸板阀，水灰比易于达到设计要求，喷层质量得到有效保证。3、喷射量稳定，水灰比易于达到设计要求，喷层质量得到有效保证。4、清洗、维护保养方便、快捷。5、计量泵采用四氟泵头、耐腐蚀，不堵塞。液态速凝剂添加量均与切连续可调（调解范围一般在010%）。6、阀板零件采用模具钢制造，并经热处理，磨损消耗很低。7、控制系统采用无触点式传感器，控制可靠，换向冲击小。8、电器元件全部采用国外知名品牌，安全可靠。技术参数机型SZ-6系列SZ-10系列最大理论喷射能力 m3/h610最大泵送压力MPa55最大理论垂直输送距离m钢管5050软管2525最大理论水平输送距离m钢管200200软管100100骨料最大颗粒mm泵送碎石30，卵石40碎石30，卵石40喷射卵石18卵石18砼塌落度cm5-23（最适合6-18）5-23（最适合6-18）砼缸内径行程mm125650125650电机总功率kw2230上料高度mm11801180需压缩空气压力bar3-73-7需压缩空气排量m3/min7-97-9料斗容积L235235油箱容积L350350外形尺寸（长宽高）mm444016001530444016001530质量kg20002200