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右岸地下电站喷射混凝土与围岩粘结强度试验方案

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编 写：

中国水利水电第六工程局有限公司
二○一三年九月十日

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右岸地下电站喷射混凝土与围岩粘结强度试验方案
1概述
1.1工程概况
主厂房位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离约120m，上覆岩体厚，埋深210m～390m。主厂房穿越Pt2l3-1～Pt2l3-4地层，主要为中厚层～厚层层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩，岩层倾向175°～185°，倾角70°～80°，轴线与岩层走向夹角约20°～30°。主厂房区中见一条相对较大断层，即f42，位于主厂房靠山里侧，断层延伸长约600余米。厂房区裂隙总体上不发育。
主变室亦位于峡谷岸坡内，外侧端墙距岸边距离120m，上覆岩体厚，埋深250m～370m。主变室围岩为Pt2l3-3～Pt2l3-5厚层灰岩、大理岩、石英岩及巨厚层白云岩。岩层岩层倾向175°～185°，倾角70°～80°，轴线与岩层走向夹角约20～30°。主变室边墙附近未见较大断层出露。围岩总体上岩溶不发育，主要局部存在顺层面的溶缝，在Pt2l3-3地层中可见规模小的顺层延伸的溶洞，主变室部分处于地下水位以下。主变室地应力特征与主厂房相同。
1.2 洞室支护方案简述
主厂房系统支护主要包括主机间、主安装场、副安装场等部位。主要支护类型包括普通砂浆锚杆、张拉锚杆、挂钢筋网、素喷混凝土、网喷混凝土、对穿类预应力锚索和内锚类预应力锚索。普通砂浆锚杆主要包括Φ22，L=2m、Φ28，L=6m、Φ32，L=6m、Φ32，L=9m、Φ36，L=4.5m、Φ36，L=8m、Φ36，L=9m；张拉锚杆为Φ32，L=9m（50KN）、Φ36，L=12m（200kN）；钢筋网规格Φ6.5@20×20cm；喷混凝土主要包括素喷C30混凝土，厚3cm、素喷C25混凝土，厚10cm、喷C30钢钎维混凝土，厚15cm、挂网喷C30混凝土，厚15cm；预应力锚索类型为P＝2000KN的对穿类锚索和内锚类锚索，钻孔深度25～30m，其中主厂房下游墙在母线洞上方与主变洞之间布置有5排对穿锚索，间排距4.5m；主厂房下游墙在母线洞下方布置有4排内锚类锚索，间排距4.5m，主厂房上游墙布置有5排内锚类锚索，间排距4.5m。主厂房及安装场共分11层进行开挖，每层支护完成后，进行下一层开挖。
主变洞及副厂房支护类型包括普通砂浆锚杆、带垫板砂浆锚杆、挂钢筋网、素喷混凝土、网喷混凝土、喷钢纤维混凝土和对穿类预应力锚索。普通砂浆锚杆主要包括Φ28，L=6m、Φ32，L=6m、Φ32，L=9m、Φ36，L=4.5m、Φ36，L=8m、Φ36，L=9m；带垫板砂浆锚杆为Φ32，L=6m；钢筋网规格Φ6.5@20×20cm；喷混凝土主要包括素喷C30混凝土，厚3cm、挂网喷C30混凝土，厚10cm、喷C30钢钎维混凝土，厚10cm；预应力锚索类型为P＝2000KN的对穿类锚索和内锚类锚索，钻孔深度20～30m，间排距4.5m。每层支护完成后，再进行下层开挖。
2喷砼粘结强度试验依据
1、《金沙江乌东德水电站右岸地下电站土建及金属结构安装工程施工》施工招标文件
2、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086
3、《喷射混凝土用速凝剂》JC477
4、《水利水电工程锚喷支护施工规范》DL/T5181
5、《水工混凝土试验规程》DL/T5150
3试验目的
通过试验检测喷射混凝土与围岩黏结强度是否满足相关规范要求，对喷射混凝土配合比和施工工艺等做进一步的验证和分析，并从技术和经济方面提供综合评价，为现场施工和质量控制提供科学依据与理论指导。
4试验项目
根据右岸地下电站洞室支护方案，拟在主变室顶拱支护时对主要类型岩石进行喷砼与围岩粘结强度试验。
5试验部位与地点
主变室顶拱为C30砼网喷支护，喷砼与围岩粘结强度试验部位选定在Yc=1+241.30m～1+271.30m范围内（具体试验部位桩号可根据现场实际情况进行调整）。在施工过程中视现场条件、前期喷砼及试验的效果决定是否再选取其它部位进行粘结强度试验。
6喷砼粘结强度试验步骤
6.1原材料准备
（1）水泥：采用会东利森P.O42.5水泥；
（2）砂：采用海子尾巴砂石系统生产的人工砂；
（3）碎石：采用海子尾巴砂石系统生产的人工碎石（5-10mm）；
（4）减水剂：采用江苏博特生产的JM-II(C)减水剂；
（5）速凝剂：采用郑州兰瑞生产的SDJY液体速凝剂。
6.2施工机具准备
（1）湿喷机：Aliva-500混凝土喷射机；
（2）拌 和 楼：十四局海子尾巴拌合系统；
（3）运输：6m3混凝土罐车运输。
6.3现场施工准备
（1）在喷射前对喷射面进行检查，清除开喷面的浮石、墙脚的石渣和堆积物；洞室挖除欠挖部分；处理好光滑岩面；用高压风水枪冲洗喷面；
（2）试验前，对机械设备、风、水管路、输料管路和电气线路等进行全面检查，并进行试运转；
（3）试验前安设充足的照明设施，具有良好的通风条件；
（4）准备长450mm、宽350mm、高120mm的开敞式木模。
6.4喷砼施工
喷混凝土采用“湿喷”法施工。采用Aliva-500混凝土喷射机施喷。
（1）试喷试验由试验室确定配合比（表1），禁止其他任何人员擅自改变配合比以及外加剂掺量。
湿喷混凝土配合比 表1
设计强度等级
水胶比
砂率％
每方材料用量kg
设计坍落度cm
备注
水泥
用水量
砂
豆石
（5-10mm）
JM-II(C)
0.7％
SDJY
3.0%
C30
0.36
62
472
170
1059
649
3.3
14.2
160-180

（2）拌和楼按照试验室提供的配合比拌制混凝土，由6m3混凝土罐车运到现场。
（3）严格执行喷射机操作规程，保证规范施工。
（4）连续均匀向喷射机供料，保持喷射机工作风压的稳定。
6.5喷射砼与岩块粘结强度试验方案
在长450mm、宽350mm、高120mm的开敞式木模内，放置从施工现场选取的厚度超过50mm的岩石板，用水将岩石板表面湿润，按实际喷射条件向大板模内喷射砼。在与实际结构物相同条件下养护7天，用切割法加工成边长100mm的立方体（其中岩石和砼的厚度各为50mm左右），养护至28天龄期，在混凝土与岩块结合面处，用劈裂法测定砼与岩块的粘结强度值。
7喷砼粘结强度试验机构与职责
项目部将成立喷砼粘结强度试验组，统一组织、管理和开展试验。试验组由总工程师、技术部、质检部、安全部、实验室等职能部门专业人员组成。
技术部：编制试验方案，对支护队进行技术交底，确保支护队按相关要求喷射混凝土。
质检部：全过程进行喷射混凝土监督。
工区：协调现场车辆人员配备，有效组织现场喷砼施工，确保现场试验顺利进行。
安全部：主要负责在喷砼实施中对周边环境进行巡视、警戒，确保无安全隐患，保证施工安全。
实验室：全程监控试验过程，并分管试验效果评价资料整理并报送咨询工程师审批等技术性工作。
8试验总结及成果分析提交
整理试验数据并提交试验成果报告。
9 试验资源配置
9.1试验人力资源配置
喷砼粘结强度试验人力资源配置表 表2
工种
单位
数量
备注
管理人员
个
1

安全员
个
1
保证现场施工安全
质检员
个
1

司机
个
4
含吊车、喷砼台车操作手
其它
个
3

合计
个
11

9.2试验机械设备配置
喷砼粘结强度试验机械设备配置表 表3
设备名称
规格及型号
单位
数量
备注
混凝土搅拌运输车
6.0m³
辆
2

混凝土喷射台车
ALIVA-500
台
1

高风压移动式空压机
XHP750
台
1

汽车吊
8T
台
1

10喷砼粘结强度试验质量控制措施
1、材料选择：
（1）水泥：采用符合国家标准的普通硅酸盐水泥，当有防腐或特殊要求时，经监理人批准，可采用特种水泥，水泥强度等级不低于42.5MPa。进场水泥应有生产厂的质量证明书。
（2）骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率宜控制在5％～7％；粗骨料应采用耐久的卵石或碎石，粒径不应大于15mm；
（3） 水：符合拌制水工混凝土用水的要求。
（4） 外加剂：应采用符合施工图纸和质量要求的外加剂。所用外加剂尽可能偏中性且对人体危害较少（速凝剂要求为无碱速凝剂），其品质不得含有对锚杆、钢筋、钢纤维产生腐蚀作用的成分，并应符合DL/T5100标准。所用外加剂必须通过经发包人认可的检测单位试验或检验合格，生产厂家应具有一定生产规模和完善的质量保证体系，产品质量稳定。
在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。在采用其他类型掺外加剂或几种外加剂复合使用时，也应做相应的性能试验和使用效果试验。选用外加剂应经监理人批准。
2、喷射混凝土施工
（1） 喷射混凝土施工前，为每种拟用的外加剂至少作三次试块试验板，试验板测定的喷射混凝土工艺质量和抗压强度达到要求后，才能进行喷射混凝土施工。
（2） 喷射混凝土采用湿喷法施工。喷射顺序自下而上，一次喷射厚度按GB50086表8.5.1规定数据选用；分层喷射时，后一层在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再行喷射，先用风水清洗喷层面。
（3）喷射机作业应严格执行喷射机的操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。
（4） 喷射混凝土的回弹率：洞室拱部不大于25％，边墙不大于15％。
（5） 喷射混凝土养护：喷射混凝土终凝2h后，喷水养护；养护时间一般工程不得少于7昼夜，重要工程不得少于14昼夜；气温低于+5℃时，不得喷水养护。
11试验安全保证措施
（1）认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，施工人员佩带好“安全三品”。
（2）所有参加施工人员必须接受岗前教育，了解本工种的施工规程及安全注意事项，否则不准上岗，特种作业人员必须持上岗证。
（3）施工前，对洞内工作面的岩石进行安全处理，清除危石、浮石，确保安全后进行施工。
（4）支护作业人员必须穿着防护服。
（5）洞内采取有效的降尘措施，创造一个良好的工作环境。

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