原创《公路隧道湿喷混凝土施工技术和应用》
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【摘 要】本文主要通过实例,对公路隧道湿喷混凝土施工技术及其应用进行了详细分析.
【关键词】公路隧道；混凝土；湿喷工艺；施工技术
1.工程概况
某隧道起讫里程为K43+275-K45+145,全长1870m,为单向公路隧道.全隧道采用带仰拱的曲墙复合式衬砌、喷锚支护,喷射混凝土采用湿喷混凝土.除了进出口共39m为碎石道床外其余均敷设弹性整体道床.隧道地层主要以三叠系下统刘家沟组( TIL)砂岩及二叠系上统石干峰组( P2Ssh)泥岩为主,具有薄层状夹中厚层,节理裂隙较发育,片理面光滑,岩质软,层间结合差,易剥落掉块,局部夹有破碎夹层等状态.在实际开挖施工过程中隧道地质情况多变,围岩破碎,以Ⅳ、V级围岩为主,多为片岩,松散、破碎、且左右侧岩质不均,遇水成泥,易塌方,岩体扭曲、揉皱现象明显,并伴有地下水渗流,结构面之间结合差,易分离剥落.
2.公路隧道湿喷混凝土施工技术的应用
2.1湿喷工艺流程
把能够满足要求的水泥、砂、骨料、水、减水剂按照配合比,根据混凝土和易性和混凝土强度条件,进行试验加以确定,加入搅拌机进行搅拌,搅拌好的成品混凝土通过运输设备输送到喷射地点,加入湿喷机料斗,然后根据湿喷机操作流程进行喷射.
湿喷工艺流程的要点：
1)满足要求的混凝土拌和物和易性好、坍落度8-12cm.
2)满足要求的速凝剂材料.
3)按规程操作和保养湿喷机.
4)系统风压不小于0.5MPa,风量不小于10m3/min,工作风压风量优化控制.
5)喷嘴（距离、角度）优化控制.
2.2喷混凝土前的准备工作
在喷射支护之前,将表面危石和欠挖部分除去,并用高压风将杂物清理干净,冲洗岩面.在表面水量较大的地段,首先要埋设盲管,集中引排水,促使其在初期支护后形成永久性的排水孔.在喷射之前,详细检查电器和机械设备,并进行试运转.在受喷面上,机械设备操作现场必须具备充足的照明和通风设备.严格按照设计厚度,利用既有部件进行刻度标记.管段初期支护都有型钢,主要以完全覆盖型钢,就能够满足设计要求.粗骨料在加入拌和之前,还需要利用喷射机自带筛子进行过筛,全面防止超粒径骨料混入其中,导致管路堵塞.
2.3原材料的要求
水泥最好采用强度在32.5R以上的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥.液体速凝剂则最好选用JL-20液体速凝剂,比重为1.42kg/dm,试验的最佳掺量是水泥用量的1.5%-2%,其3min能够初凝,10min后边能够终凝.而砂子最好选用连续级配河砂或者山砂,或者使用级配相对较好的机制砂.粗骨料瓜米石,最大粒径小于15mm,连续级配.
2.4喷混凝土配合比设计
湿喷混凝土的试配强度按式f等于f0+1.645 a计算求得,式中f为施工配制强度,f0为设计强度标准值,a为混凝土标准差,取a 等于4．O.根据混凝土喷射机的输送管直径及施工经验,确定粗骨料的最大粒径为15mm连续级配.根据实际情况,确定合理砂率,取55%-60%.水泥用量控制在380-450kg/m.水灰比则应该切实根据混凝土的强度设计等级、施工机械、喷射机软管的直径、输送长度等因素综合考虑加以确定,水灰比一般控制在0.45-0.60之间.Aliva的湿喷混凝土的坍落度宜为80-120mm.根据液体速凝剂最佳掺量的试验结果,确定速凝剂掺量,一般取水泥用量的2%.最后确定实体工程C20喷射混凝土配合比见表1.
2.5调整风压、风量
调整风压,需要切实根据空气压缩消耗曲线进行计算,并根据工作面的距离,科学合理选择输送管直径,保证能够获得合适的混凝土出口速度,其中风压和风量供应应该满足相关指标,具体如表2所示,以此确保喷射混凝土在喷射口形成连续喷射稀薄流、喷射无流淌、喷射物成曲线飞行伞状,向受喷面喷射.
2.6喷射量及液体速凝剂调整
在电机运转之后,用手轮进行喷射量调整,在喷射过程中,可以根据风量和喷射要求等加以适当调整,在屏幕菜单上都会有所显示.其中,液体速凝剂可以进入配比菜单,根据每立方混凝土中,按水泥用量2%,进行速凝剂添加量设置.
2.7喷射
1)喷射应该按照先墙后拱的顺序,从下到上,以S曲线移动喷射.隧道从两侧边墙底部开始进行喷射,喷射到拱顶中心线的位置闭合,完成一环喷射混凝土的一次试喷.
2)在喷射时,喷头应该和受喷面保持垂直,喷射交角太小,就会导致回弹率增加,且喷射的密实度降低.垂直于岩面喷射时,连续的混凝土稀薄流对反弹物会产生二次嵌入的作用,能够降低回弹率,增加一次喷射的厚度.
3)湿喷要求风压比较大,如果喷头距离受喷面过近,那么高压风就会将刚刚附着在受喷面上的混凝土吹掉,促使混凝土回弹量增大.喷射机湿喷作业时,喷头距离岩面的距离最好在1.2-1.5m之间.
4)在喷射时,应该先伸展机械手大臂,调整喷头在边墙底部施喷的位置,使用机械手小臂自动平行功能调整小臂和地面的水平,与隧道边墙相平行,调整喷头的距离和角度,然后开始喷射,喷射过程中,尽量不再调整喷头距离、角度、机械手大臂,只需要使用自动伸缩功能,控制喷头,在小臂上进行自动伸缩,也就是从一端缓慢运行到另一端,反复2-3次,即可完成一遍喷射.然后,伸展大臂30cm左右,在拱部根据隧道轮廓小臂进行适当的翻转,大臂进行垂直和水平移动,保证喷头与岩面的角度、距离,按照以上顺序进行其他部位喷射,以此循环,完成喷射.
5)在喷射施工时,一旦发生堵管现象,必须及时关闭喷射机和计量泵,关掉输送风,拍打软管,倒掉管内残存的混凝土,在处理完堵管现象后,先进行加水喷射,清洗管道,保证管路畅通后,再进行喷射施工.
结语：
综上所述,喷射混凝土施工技术属于新奥法隧道施工技术的重要组成部分,而且湿喷混凝土能够在很大程度减少回弹,减少粉尘,加大喷层厚度,提高喷射混凝土的整体质量.公路隧道的初期支护,一般采用的是干喷工艺,其粉尘污染严重,不易控制喷射质量,对施工人员的身体伤害特别大.而湿喷混凝土工艺正好能够解决这一问题,所以,在公路隧道施工中切实应用湿喷施工技术是非常有必要的,且具有十分重要的现实意义.
混凝土施工论文参考资料：
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