湿喷砼工艺试验

混凝土湿喷工艺试验方案

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中铁十五局集团第二工程有限公司

二O一三年四月

混凝土湿喷工艺试验方案

一、工程概况

1、工程简介

本标段隧道为白石格隧道，长度为2381.1m。本标段隧道的起点位于A1和A2合同段的分界桩号处YK120+190/ZK120+210.704。隧道出口段位于平面曲线范围内，左线曲线半径为R=4000m，右线为R=3800m，其他段位于直线段。出口设计桩号：左洞为ZK122+590，右洞为YK122+573；出口设计高程：左洞为163.373m，右洞为163.36m。左右洞呈分离布置，为六车道断面特长隧道，出口洞门采用削竹式洞门。

2、工程地质及水文地质条件

隧址区属构造剥蚀低山地貌。地形起伏较大，进口处地面高程约219.0m，出口处地面高程约173.0m，隧道轴线最高点高程约685.0m，相对高差300-500m左右，进洞口自然山坡坡度约25-30°，自然山坡稳定；出洞口自然坡度约30-35°，沿线地表植被较发育。YK120+900右130m有一水库，勘察期间水库水深约2-4m，水面面积约1500㎡，主要用于灌溉，水坝为土石坝，坝高约3-5m。

隧道地下水主要为风化基岩中网状裂隙-孔隙水，以及基岩裂隙水。风化基岩中的裂隙-孔隙水赋存于第四系坡残层底部及碎块状强风化岩层中，富水性及导水性较强，接受大气降水的补给，厚度较小，水量较贫乏。基岩裂隙水，主要受裂隙、节理的控制，受大气降水的补给和基岩风化裂隙水的补给，向山体附近的沟谷中排泄，但节理裂隙带宽度变化较大，带内岩石多破碎，透水性较好，富水性一般。

根据勘察取水样分析，按照规范《公路工程地质勘察规范》（JTJ0-98）附录D进行判定，地表水、地下水对混凝土腐蚀性。根据估算结果，双洞同时开挖最大总涌水量为4915.71m³/d（左洞2587.15m³/d），正常总涌水量为2736.87m³/d（左洞1431.48m³/d）。

二、试验目的

喷谢混凝土用于隧道洞内初期支护或洞内临时防护，可单独作为一种防护结构，或与锚杆、钢筋网、钢架等支护结构的一种形式或几种形式共同组成喷锚构筑体系，在隧道施工中是较为常见的支护结构，其主要作用是封闭围岩、防止围岩的松弛和风化。由于隧道施工对支护体系自防水性能的要求提高及对隧道内通风防尘的要求，隧道内初期支护采用湿喷混凝土。湿喷混凝土具备较强的防水性能，能够有效的抑制隧道内粉尘的产生（与干喷相比）。在施工喷射混凝土支护体系时，应仔细观察和分析围岩的渗水情况，对渗水量大的应采取埋管排水或径向注浆堵水等措施进行处理。为保证湿喷混凝土强度、厚度、回弹量等达到设计及规范要求，特进行湿喷混凝土工艺试验。

试验的主要目的是通过湿喷试验取得合理的湿喷砼参数，用于指导以后的湿喷砼施工。

三、施工工艺

1、施工材料准备

湿喷混凝土材料的进场必须进行检验，除应符合国家、交通部现行的有关标准外，并应符合下列要求：

（1）水泥：选用P.042.5普通硅酸盐水泥，检验合格。

（2）粗骨料：采用坚硬耐久、级配良好的碎石或卵石，级配组成宜为5-10mm，最大粒径13mm，检验合格。

（3）细骨料：采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数3.1，表观密度2680kg/m3，检验合格。

（4）外加剂：应对混凝土的强度及与围岩的粘结力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝结时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外）；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。本工程隧道外边仰坡湿喷砼采用聚羧酸高性能减水剂，隧道内湿喷砼采用聚羧酸高性能减水剂及防腐剂两种，检验合格。

（5）速凝剂：采用湿喷专用液体速凝剂，使用前进行与水泥相溶性和速凝效果试验，并要求初凝不应大于5min，终凝不应大于10min，检验合格。

（6）水：水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不应使用污水、PH值小于4的酸性水、硫酸盐含量按计超过水重1％的水。

2、配合比设计

喷射混凝土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通过试验选定，初期强度满足施工需要，即3h强度达到1.5MPa，24h强度达到10.0MPa。

C25防腐混凝土配合比选定结果为：

电动空压机2台(20m3/台)、GWSP-9湿喷机2台(生产率6m3/h)、混凝土运输车2辆、喷射简易台架一台、装载机一辆（湿喷混凝土由拌和站拌制）。

4、人员配备

空压机司机2人、喷射手2人、助手4人、运料司机2人、装载机司机1人，共11人（不包括拌和站混凝土拌制人员）。

5、喷射前准备工作

（1）喷射混凝土前，应对受喷岩面进行处理后再喷射混凝土，一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑，当岩面遇水容易潮解、泥化时，采用高压风吹净岩面。

（2）若为泥、砂质岩面时挂设钢筋网，用环向钢筋、锚杆或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷混凝土的附着力。

（3）采用埋设钢筋头作为控制喷射混凝土厚度的标志。

（4）检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，需满足以下要求：

  A、选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求；压风进入喷射机前必须进行油水分离；

B、输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能；

C、保证作业区内具有良好通风和照明条件；

D、湿喷机的密封性能良好，输料连续均匀；

E、湿喷机生产率为6m3/h，允许骨料最大粒径为13mm；

F、混凝土输料距离：水平方向不大于30m，垂直方向不大于20m；

G、加强通风，保证机旁粉尘浓度小于10mg/m3。

6、湿喷混凝土施工工艺原理

7、湿喷混凝土施工流程

根据湿喷混凝土工艺流程，在壁板坡隧道出口横洞进行现场试验，湿喷混凝土过程中无堵管现象，高压风压力控制在0.7MPa左右，回弹量计划控制在12%左右，喷射混凝土表面平整，能达到规范要求。

四、施工注意事项

施工中应注意以下事项：

（1）各项准备工作做好后，即可按照施工配合比拌料、进行湿喷混凝土施工。混凝土采用自动计量配料、强制搅拌机拌和；混凝土搅拌运输车运输。

（2）喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结力要求，喷射相关作业（初喷、锚杆、钢筋网、钢架、复喷等）应连续进行，并符合下列规定:

①.初喷混凝土在开挖后及时进行，复喷应根据掌子面的地质情况和一次爆破药量分层、分时段进行喷射作业，以确保喷射混凝土的支护能力和喷层的设计厚度；下次爆破距喷射混凝土作业完成时间的间隔不小于4h。

②.喷射作业时，喷头宜垂直于受喷面，喷头距受喷面的距离为0.6～1.2m。喷头做连续、缓慢移动，使喷层厚度均匀，当岩面有较大凹洼时先将凹处喷平。

③.喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m；分层喷射时，一次喷射厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。复喷混凝土的一次喷射厚度：拱部为50～100mm，侧壁为70～150mm。

④.喷射作业宜连续施工,人工掌握喷头时宜两人合力操作或采用简易支架。

⑤.有钢筋网时:

A.钢筋网一般应在喷射一层混凝土后铺挂；

B.开始喷射时，应减小喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度；

C.钢筋保护层厚度不得小于4cm。

⑥.有钢架时:

A.钢架与围岩间的间歇必须用喷射混凝土充填密实；

B.喷射顺序应由下向上对称进行,先喷射钢架与围岩间的间隙,后喷射钢架与钢架间的混凝土；

C.各种形式的钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。

⑦.对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理：

A.大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土；

B.小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土；

C.喷射时,应从远离渗漏水处开始,逐渐向渗漏水处逼近,将散水集中,安设导管,使水引出,再向导管逼近喷射；

D、大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。

⑧.喷射混凝土养护应遵守下列规定：

喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，时间不得少于7d。喷水次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为度。

当围岩条件不允许喷水养护时,以采用喷雾养护为宜,防止喷水过多软化下部土层。

五、质量检查与质量控制

1、喷射混凝土的原材料、配合比、拌和、运输、喷射、质量检查等，应符合现行《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》和《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准 》有关规定。

2、喷射手必须经过岗前培训。

3、 喷射混凝土随拌随用，向喷射机供料应连续。

4、喷射混凝土的回弹率：边墙控制在15%左右，拱部控制在20%左右。

5、喷射混凝土的厚度应符合：

(1)喷射混凝土平均厚度不应小于设计厚度。

(2)喷射混凝土厚度检查点数的80％及以上大于设计厚度。

(3)喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。

6、喷射混凝土表面应密实、平整，无裂缝、松酥、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水，锚杆头钢筋无外露。

平整度用2m靠尺检查，表面平整度允许偏差：侧壁5cm、拱部7cm。达不到要求的，可用喷混凝土或抹砂浆对基面进行找平处理。 

六、安全、环保措施

（1）加强作业区的通风、照明、采取防尘措施降低粉尘浓度。

（2）作业人员应配戴必要的防护用品，如口罩、眼罩、雨衣裤、长统胶靴和乳胶手套等

（3）机具设备应置于安全地段。喷射机、灌浆机、水箱必须装置压力表和安全阀，定期进行耐压试验，合格方可使用。

（4）突然断水或断料时，喷头应迅速移离受喷面。

（5）发生堵管时，应尽快疏通。处理堵管时喷嘴前严禁站人。

七、试验总结

根据湿喷混凝土现场试验的结果，获取各种合理的参数、合理的配合比、施工人员、施工机具的配备数量，写出试验总结报告，报监理单位和业主单位审核批准后，用于以后的正线工程施工。