喷射聚丙烯微纤维混凝土施工技术.pdf

第 4 8卷第 1 2期 2 0 1 2年 1 2月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GA NS U WA 吸 R E S OU RC E S AN D H ) R OP 0WE R T E C 皿N 0 咀 G Y V o 1 4 8 No 1 2 De e ， 2 0 1 2 施工技术 喷射聚丙烯微纤维混凝土施工技术 李武诚 ， 黄 辉 ， 伍远朋 ( 雅砻江流域水电开发有限公司， 四川 成都6 1 0 0 5 1 ) 摘要 ： 聚丙烯微纤维可以大大改善混凝土性能， 使其力学性能、 耐久性能、 抗裂性能等指标比普通混凝土高， 施工过 程中回弹量比普通混凝土低， 质量较为稳定。 如何采用一种行之有效的d_ v - 技术来充分发挥喷射聚丙烯微纤维混凝 土的优越性 ， 达到经济、 安全、 方便、 快捷的效果， 成了目前喷护技术的一个重要课题。广西龙滩水电站左岸地下引水 发电系统洞室成功采用了喷射聚丙烯微纤维混凝土施工技术， 满足 了工程的需要， 确保了洞室稳定和施工安全 ， 保 证了工程进度， 创造了较高的经济效益和社会效益， 为地下巨型洞室的施工提供 了有效的借鉴作用。 关键词 ： 微 纤维混凝土 ； 施 工技术 ； 施工工艺 ； 龙滩水电站 中图分类号 ： T U 5 2 8 5 7 2 文献标志码： B 文章编号： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 5 3 0 3 1 前 言 以龙滩水 电站为依 托 ， 从施工工艺 、 施工方法 等方面对喷射 聚丙烯微纤维混凝土施工进行 了简 述 ， 并 与其他支护形式进行 了对 比分析 ， 从而得出 喷射聚丙烯微纤维混凝土既满足了工程的需要 确 保了洞室稳定和施工安全 ， 同时保证 了工程进 度 ， 创造了较 高的经济效益 和社会效益 ，从而体现了 喷射聚丙烯微纤维混凝土 的优越性 。喷射聚丙烯 微纤维混凝土 的施工方法 与工艺在龙滩水 电站成 功 的应用 对推广喷射 聚丙烯微纤维混凝土在地 下工程 中的应用起 到了积极 的作用 。 为聚丙烯微纤 维混凝土应用于地下工程施工提供 了有效的借鉴 作用。 2原 材料 喷射聚丙烯微纤维混凝土的原材料 由水泥、 砂 石骨料 、 外加剂、 聚丙烯微纤维和水组成 ( 表 1 ) 。 表 1 聚丙烯微纤维混凝土原 材料 3施工设 备 混凝土采用固定式拌和楼拌制； 搅拌车运输 ； 根 据施工环境、 施工部位的不 同喷射设备可采用大型 喷车、 小型湿喷机或干喷机 ， 巨型或较大型洞室喷射 设备一般采用大型喷车和喷射机。 4施工工艺及施工技术 4 1 生产性试验 在正式喷射聚丙微纤维混凝土前 ， 应根据聚丙 微纤维喷射混凝土室 内配合 比设计 、 试验及成果进 行 聚丙微纤维喷射混凝土现场生产性试验 ， 优化室 内配合 比设计、 确定施工配合 比。 并结合工程建设情 况和特点 。 提拱优质且符合实际生产施工的原材料， 同时 ， 优化施工工艺及施工技术。 4 - 2拌 制工 艺 所有经检验合格的水泥、 砂石 、 微纤维和减水剂 均统一放置在拌和楼材料库 ( 仓 ) 内， 原材料堆放点 应设标识牌 ， 明确原材料名称、 批号 、 数量 、 状态 ， 以 免发生原材料混淆。喷射聚丙烯微纤维混凝土熟料 在 2 x 1 5 m3 拌和楼进行拌制。拌和前调试好拌和楼 的称量器及运转设备 。为了方便称量也可采用特制 的量具 ， 按试验室提供的混凝土配合 比进行称量 ， 称 量允许偏差应符合技术规范要求 ，拌和时微纤维在 混凝土中分布均匀 、 不得成团。拌和工艺为： 准备工 作_ + 称量一减水剂和水加入 砂 、 小石 ( 或瓜米石) 、 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 2 0 9 作者简介： 李武诚( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 广西桂林人， 工程师， 从事水利水电工程项目管理。 5 3 2 0 1 2年第 1 2期 甘肃水利水 电技术 第 4 8卷 水泥、 和微纤维 ( 分散) 加入_ 拌和 4 mi n _ 卸入 自卸 车一 + 塌落度检测合格_ 运输至现场待喷。 4 3 运输工艺 搅拌运输车在运输混凝土过程中。 应尽量缩短 运送时间 ， 以避免混凝土发生分离和坍落度缺失过 大 ， 在混凝土出机 V I 及工作面下料 口均应检测混凝 土的坍落度 ， 合理进行调整 ， 使仓面的混凝土坍落度 满足要求。 4 4喷射 工艺 聚丙烯微纤维混凝土的喷射工艺有两种 ： 湿喷 法与干喷法。 ( 1 ) 湿喷法是指混凝 土在进入喷机的料斗前 ， 已由拌和站或其他拌制设备按设计配合 比拌成了熟 料 。 喷射时只需在喷头处压入速凝剂即可。湿喷法 又分为两类 ： 采用压缩空气输送混凝土的稀流输送 式与采用活塞或蜗杆泵输送混凝土的稠流输送式 。 由于稀流输送式有 喷射量不均匀 。 不利于拌合速凝 剂 ， 喷嘴处易形成高负压及耗气量大等诸多因素， 因 此一般不采用稀流输送式 。 ( 2 ) 干喷法是指混凝土拌合物在进人喷机的料 斗前 ， 先由拌和站或其他拌制设备按设计配合 比( 采 用粉末状减水剂 ) 拌成生料 ， 喷射时在喷嘴处( 或附 近) 才压入拌和水及液态速凝剂。为了减少施工中 粉尘量 ， 拌混凝土时适量加些水 控制含水量在 3 6 。 湿喷与干喷各有优缺点： 干喷法机动灵活， 设备 便宜 ， 干喷料运输距离远 ， 储存时间较长 ， 但干喷法 回弹量大 ， 用水量控制较严 ， 且易产生粉尘 ； 湿喷法 生产效率高 ， 回弹量小， 粉尘少 ， 质量稳定 ， 用气量小 ( 仅为干喷的 1 3 ) ，但设备昂贵 ，湿拌料须及时使 用 。 水灰 比大 ， 喷完后设备清洗时间较长。 基于上述 比较 ， 当喷混凝土施工具有即时性 、 周 期性和间歇性时， 只能采用干喷法 ； 当工作面不需及 时支护， 且面积较大时 ， 为节省因回弹造成的原料消 耗及能量消耗 ， 选用湿喷法。由于干喷混凝土粉尘 大 。 因此地下工程不宜采用干喷法喷射混凝土， 本工 程巨型或较大型洞室喷射工艺均采用湿喷法进行施 工 。 4 5喷射工艺流程及喷射技术 湿喷法喷射工艺流程为 ： 准备工作 喷射 养 护 检查与验收 ， 其喷射工艺流程及喷射技术如下 ： 4 5 1 准备工作 ( 1 ) 对要喷混凝土部位的高程与桩号用红油漆 做好标记。 ( 2 ) 作业面处理。主要是拆除作业面障碍物， 对 - 5 4 喷车的工作平 台进行平整 同时对喷车周围的安全 隐患进行排查、 处理或避让 ， 确保喷车处于安全、 方 便、 易于操作 的工作环境 。 ( 3 ) 基岩面处理 。 对基岩面的浮石、 危石进行清 撬。使用高压风水联合冲洗岩面 ， 对于遇水易潮解 、 泥化的岩层 ， 应压风清扫岩面。清理后立 即封 闭， 封 闭范围两侧各延 5 0 e m。清洗顺序应从下往上 ， 应当 注意喷射时 ， 基底表面应保持适当湿度 。 如果表面过 分干燥 ， 将会部分吸收新喷混凝土中的水分 ， 另一方 面 ， 基岩面也不能有水流动， 防止喷射时混凝土流失 和水压力对后期成型混凝土的破坏，如果表面有渗 水 ，应先将对其接排水管或采用盲沟进行引排。喷 射混凝土仓面停留时间超过 4 h需重新清洗。对于 长、 大的光滑结构面 ， 应视实际情况对结构面进行凿 毛处 理 。 ( 4 ) 埋设混凝土厚度标志。 岩i 面清洗完毕后 ， 打 孑 L 埋设钢筋或利用锚杆按约 3 0 mx 3 0 m的间距作 好喷混凝土厚度标志，标志杆长度根据混凝土厚度 要 求确定 。 4 5 2 喷射 ( 1 ) 用水灰 比为 1 ： 2的净水泥浆润滑喷车 的料 斗及输料管路。 ( 2 ) 喷混凝土前先启动风机、 打开水阀， 对 喷车 送风和水 ， 并检查和调整风与水的压力。风力不足， 混凝土喷不到工作面， 喷混凝土不密实 ； 风力太猛 ， 则骨料回弹多，粉尘严重。一般控制为 ：风压 O 8 MP a ， 水压 0 4 MP a ， 风水压力调好后打开主机下料。 ( 3 ) 混凝土进入喷车料斗后 ， 在起动主机 同时 ， 调整喷车的喷射速度 ， 喷射速度宜控制在 1 O 1 5 m 3 h 。 速凝剂添加量根据混凝土设计配合 比掺量要求 ， 对 照喷射速度与速凝剂添加量关系曲线参数 ，选择速 凝剂添加量挡位以控制速凝剂添加量 。 实际施工中。 当设备 自动添加不满意时可进行手动微调。当料送 至喷嘴时 ， 打开风阀门， 启动速凝剂泵 ， 速凝剂将在 喷嘴处经高风压渗入混凝土中。从而达到速凝的效 果。喷射混凝土时 ， 先在边墙下脚 斌喷一块 ， 当来料 均匀及速凝剂掺量合适时再往上喷。 ( 4 ) 根据施工经验 ，喷枪到受喷面的距离新喷 头宜为 1 8 2 0 m， 旧喷头宜为 1 3 1 5 m， 喷嘴与受 喷面的垂线夹角宜控制在 1 0 o 1 5 。 。这样便可达到 “ 回弹量最低 ， 密实度最好” 的最佳喷射效果。 ( 5 )为了使喷射混凝土分布均匀 ，减少不规范 操作影响，还要注意喷射方式与顺序。把喷头调至 自动摆喷挡位 ，喷头偏心马达会使喷头 以 3 0 0 m m 的螺旋形状喷射 ， 然后把喷车臂调至 自动挡 ， 它会在 第 1 2期 李武诚 等 ： 喷射聚丙烯微纤维混凝土施工技术 第 4 8卷 3 i n范围内水平横 向匀速运动 层层叠加 。 对于超挖 的小坑 ， 采用定 向喷射填平。喷射顺序总的是 自下 而上进行。 ( 6 ) 刚喷的混凝土有一定流动性 ，一次喷射的 厚度须进行控制 ， 一般垂直边墙为 4 5 c m， 顶拱 3 4 c m， 斜面可适当加厚。回弹料不得重复使用。 ( 7 )当喷混凝土厚度超过 5 c m需分层喷射时 ， 两次喷射的时间间隔要严格控制 。掺加速凝剂时一 般边墙为 5 1 0 rai n ， 顶拱 1 0 1 5 rai n以上 ， 即终凝后 再喷下一层 。为了两次喷射的混凝土能紧密粘结 ， 一 般不超过 1 h ， 若超过 1 h ， 喷射前应把浮在表面上 的回弹料清理干净 ， 并喷水湿润混凝土表面， 确保层 间粘结良好。 ( 8 ) 混凝土喷射完毕或中断时，先停速凝剂输 送泵 ， 后停主机 ， 最后关风阀。喷枪和输料管 内的集 料要及时排除并清洗干净。 4 5 3 养护 ( 1 ) 喷射混凝土后 2 h ， 用洒水的方法对新喷混 凝土进行养护 ，养 护时间 7 1 4 d ( 当空气湿度达 8 0 以上时， 7 d即可 ) ， 这样才能充分发挥其 内在 的 强度 和耐久性 。 ( 2 ) 在喷射混凝土结束后 ，混凝土终凝到相邻 工作面放炮时间间隔不少 4 h 。 4 5 4 检查与验收 ( 1 ) 原则上 当混凝土喷完 7 d后 即可进行厚度 检查 ， 检查方法采用钻孔法直接量测 ， 喷混凝土厚度 小于 1 5 c m时采 用 2 5 mm钻 头进行 钻孔 在 1 5 2 O c m范围时采用 3 2 mm钻头进行钻孑 L 。各类喷层厚 度检查断面的数量可按表 2确定 。 但每一个独立工 程检查数量不少于一个断面， 每一个断面的检查点 ， 应从拱部 中线起 ， 每间隔 2 3 m设一个 ， 但 一个 断 面上 ， 拱部不应少于 3个点 ， 总计不应少于 5 个点。 表 2 喷射混凝土厚度检查断面间距 隧洞跨度间距竖井直径间距 说明 5 - 1 5 2 0 4 0 隧洞跨度或竖井直径小 1 5 2 5 1 0 2 0 5 - 8 1 0 2 0于 5 m时， 一般不考虑喷聚丙 2 5 5 - 1 0 8 5 1 0 烯微纤维混凝土。 ( 2 )检查喷射混凝土抗压强度采用现场取样 ， 每喷5 0 1 0 0 IT I。 取样一组， 每组试块不得少于 3 个。 喷混凝土方量不到 5 0 m 的独立工程 。取样至少一 组。当混凝土原材料或配合 比发生变更 时 须另取 一 组 。 ( 3 ) 粘结强度检查每喷 3 0 0 4 0 0 m 取样 5喷射 聚丙烯微纤维为一组， 取样试验方法有两种 ： 一种是 采用混凝土取 芯机取芯 。芯长 3 5 e m。直径 4 , 1 5 o + 2 0 0 ， 然后到试验室作拉拨试验 ； 另一种是直接在 现场割切喷混凝 土 。 并埋设 4 , 2 2插筋 ， 用液压千斤 顶拉拨量测。 5混 凝土 支护 特性 ( 1 ) 适用性强 。喷射聚丙烯微纤维混凝土支护 适 用于巨型或较大型洞室。围岩变形较大的 类 围岩 ，这种支护能充分发挥聚丙烯微纤维混凝土 柔性性能， 充分利用并调动围岩的 自承能力 ， 其力学 性 能、 耐久性能、 抗裂性能等指标 比素混凝土高 ， 能 满足洞室稳定与工程 的安全运行。 ( 2 ) 成本低 ， 工效高。喷射微纤维混凝土的单价 比喷射钢纤维混凝土的单价低约一半 ，比素混凝土 稍高 ，喷射微纤维混凝土与喷射钢纤维混凝土和喷 射素混凝土相 比， 骨料不易离析 ， 不易堵管 ， 设备损 耗小、 回弹率低 ， 施工周期短。 ( 3 ) 喷射聚丙烯微纤维混凝土支护采用湿喷法 进行施工 ， 与其他喷射混凝土方式相比， 其 回弹率为 最低 ， 粉尘少 ， 环境污染小 ， 是一种“ 绿色” 支护。 ( 4 ) “ 挂网+ 喷射聚丙烯微纤维混凝土” 支护 ， 在 工程进度及施工环境允许的条件下 ，网筋大大加强 了微纤维混凝土的抗拉性能指标，具有比喷射钢纤 维混凝土性能更好、 更经济的效果 ， 在 巨型或较大型 洞室的一些特殊部位 ( 如顶拱 、 高边墙应力集中区、 断层破碎带等) 中应用效果显著。 6结 语 喷射聚丙烯微钎维混凝土施工技术 已成功运用 于龙滩水 电站巨型地下洞室的永久支护中它具有 喷射素混凝土无法比拟的力学性能、耐久性能和抗 裂性能， 具有 比喷射钢纤维混凝土低得多的成本 ， 喷 射时的低 回弹率使其成为一种“ 绿色” 支护。喷射聚 丙烯微纤维混凝土具有诸多的优越性 。它既能满足 工程的需要 ， 确保洞室稳定和施工安全 ， 同时能保证 工程进度 ，创造 了较高的经济效益和社会效益。其 施工技术在龙滩水 电站成功的应用 。对推广喷射聚 丙烯微纤维混凝土在地下工程 中的应用起到了积极 的作用 ，并为聚丙烯微纤维混凝土应用于地下工程 施工提供 了有效的借鉴作用 ，其施工技术在地下工 程巨型或较大型洞室中应大规模推广 。 55