隧道湿喷砼施工技术应用浅谈
黄晓清
(湖南省娄底市涟源市县乡公路管理站)
【摘要】下豪拚隧道是贵广铁路三标段的隧道工程，施工地点在广东省肇庆四会市。笔者简要阐述了下豪拚隧道施工中应用湿喷混凝土技术的情况，认为随着湿喷机械和相关材料、设备的小断进步，湿喷混凝土将会作为一项成熟的施工乎段进一步被推广应用。
【关键词】隧道湿喷硅施工技术
一、原材料选择及配合比确定
1.原材料选择
选择原材料的原则是在满足质量要求的前提下,尽可能采购当地材料,以降低工程成本。
水泥:水泥由业主指定供应商供给。购买时,应有生产厂家就本批产品的材质化验单,其各项技术性能必须符合国家标准及有关行业的规定,选用的水泥标号不低于425#,并与砼设计标号相适应。运输过程中,不同品种、标号的水泥不得混杂,并且应防止水泥受潮,库存水泥量要能满足5~7天的施工。
砂:砂应从业主指定的砂场采购。生产单位提供的产品合格证书等各项试验指标应符合国家标准。为保证喷射混凝土的强度,应选用硬质洁净的中砂,细度模数2.4。
碎石:为防止喷射混凝土堵管和减少回弹,选用粒径5~20mm的机碎石,要求连续粒级,保证级配均匀并坚硬持久。
外加剂:外加剂对混凝土拌合物的性能起关键作用。外加剂由专业生产单位负责供应,包装上标明名称、用途和有效物质含量,并附产品鉴定合格证书。在运输和存贮过程中,根据外加剂的性质,采取相应措施避免污染、蒸发或损耗。施工中选用湖南省娄底市冷水江红星外加剂厂生产的AC-Ⅰ系列液体速凝剂和SDB复合型泵送剂。该泵送剂中加入少量的防水剂,速凝剂能促使混凝土迅速凝结硬化; SDB泵送剂起减水作用,可以改善混凝土的可泵性,减少了喷射过程中堵管的可能性。
水:本标段的天然水,均可用来拌制和养护砼。但还是要对水质进行检测,对化学成分超过规范要求的水不能使用。
2.配合比确定
喷射混凝土设计等级为C25。在进行配合比设计时,根据湿喷混凝土工艺要求,必须考虑到混凝土的可泵性及混凝土在受喷面上的附着性。实验人员首先在试验室进行配合比筛选,然后进行实地喷射试验。通过进行多次试验比较,确定配合比如下:
水泥:砂:碎石:水=1. 00: 1. 97: 2. 22: 0.48。外加剂掺量分别为:速凝剂5%、泵送剂0.8%、每立方米水泥用量424kg。施工中根据砂、碎石的含水率及时调整施工配合比。
二、施工机械
1.搅拌站。选用2台双卧轴JS750L强制式搅拌机为主机,在拌和前,对砼拌和站进行全面检修,保证各个部分工作状态良好。电子自动计量,保证配料误差不超过规范允许误差。应用工控微机实行半自动化控制,并保证足够的拌和时间,但也不应过度拌和,具体搅拌时间根据试验确定并符合规范要求,生产率为50M3/h。
2.混凝土运输罐。混凝土运输罐容积为6M3,罐体在柴油内燃机带动下可以正转或反转,混凝土在运输过程中正转可以延缓混凝土凝结时间,罐体反转则向混凝土泵料斗中卸料。
3.混凝土喷射设备。混凝土喷射设备为成都岩峰湿法混凝土喷射机,湿法混凝土喷机自配流量泵和仪表以控制液体速凝剂的用量,湿喷机出料能力为6M3/h。混凝土喷射手在自制简易台架上进行喷射作业,混凝土通过混喷机输送到喷嘴处,再添加速凝剂和高压风把混凝土喷射到岩面上,完成喷射作业。
三、湿喷混凝土施工工艺
1.混凝土拌制运输。混凝土拌制时按砂→碎石→水泥→水的顺序投料,加入SDB型复合泵送剂后搅拌2min以上,最多不能超过4min。根据现场验收,搅拌时间小于2min,泵送剂在混凝土中分散不均匀,大于4min时可能破坏泵送剂的性能,影响混凝土的拌合质量。
2.混凝土喷射工艺。喷射前用高风压、水冲洗岩面。冲洗时从隧道拱顶开始,按从上到下的顺序清洗至侧壁底部。试验表明,洁净湿润的岩面与混凝土粘结比较紧密。喷射混凝土时,从隧道最低处开始由下往上喷射,以避免回弹料污染已冲洗干净的岩面,影响喷射混凝土的质量。
喷射操作手的喷嘴到岩面的距离1. 0m是固定不变的,所以混凝土喷射质量取决于风压、速凝剂掺量及喷射角度。喷射混凝土时,应严格控制风压太小。速凝剂在喷射侧壁时,应比拱顶掺量略低一些,喷嘴尽量垂直岩面成90°角,以确保混凝土的密实效果,喷射时可以观察到喷嘴与岩面的角度偏离直角愈多,喷混凝土材料回弹就越大。
喷射混凝土时,应根据围岩类别及水文地质情况,确定适宜的初喷层厚度,初喷层厚度过薄,粗骨料不易粘结牢固,会增加回弹量。初喷层过厚,混凝土自身重量超过其内部凝聚力或超过混凝土与岩面的粘结力,就会造成初喷层坠落或形成空壳。初喷层厚度以4~5cm为宜,初喷10~15min后再继续喷射混凝土至设计厚度。
3.特殊情况下的混凝土喷射工艺
无钢拱架支护,仅挂钢筋网的地段,喷射后混凝土层面有时呈波浪形,喷头垂直于岩面喷射则可使混凝土均匀分布,避免起伏。
设钢拱架的地段,因岩石破碎,搞好喷射显得尤为重要。喷射混凝土必须从填充拱架和岩面之间的空隙、岩面裂隙开始。喷头沿拱架从拱脚向拱顶移动。钢拱架与围岩之间的空隙必须用喷射混凝土填充密实,对于钢拱架的两侧,必须进行一次或两次的补喷,并将钢拱架用混凝土包裹严实,使其与喷射混凝土构成整体受力体系。
混凝土掉落部位的补喷,应在10~15min后进行,立即补喷只能引起更大范围的混凝土垮落。
4.施工中应着重注意的事项
(1)混凝土的拌和质量直接影响喷射效果,施工中应加强原材料检测及混凝土拌和质量的控制。(2)喷射前必须用水泥浆润滑混凝土湿喷机和送料管,喷射结束后用水冲洗干净管路内残留的混凝土。(3)喷射手应注意积累不同地质条件下湿喷混凝土施工经验,不断提高操作熟练程序和技术水平。(4)工班长在喷射混凝土时要注意观察拱腰至拱顶的岩面,加强劳动保护,防止混凝土和岩面的石块在高压喷射混凝土的冲击下掉落伤人。
四、需要解决的问题
一是要积极探索混凝土湿喷设备的维修保养规律,使之能保持良好的工作状态;二是混凝土堵管后处理费时较多,应继续优化混凝土配合比,避免或减少混凝土堵管现象的发生;三是有水地段湿喷混凝土效果差,应继续改进完善湿喷混凝土施工工艺,使其能够适应不同地质地段的施工。
湿喷混凝土技术在下豪1#隧道的应用,较好地解决了干喷混凝土存在的不足。但是,由于对湿喷混凝土工艺的认识和应用时间较短,诸如防止堵管、有水地段喷射混凝土工艺的研究都将是今后施工中急需解决的问题。
湿喷混凝土由于粉尘少、回弹低、生产率高、混凝土质量稳定可靠,在保护施工人员的身体健康、提高经济效益、保证工程质量等方面都有明显的优势。
参考文献:
[1]JTJ042-94公路隧道施工技术规范. |
