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摘要:喷射混凝土作为现代隧道工程施工中一种最常见、最基本的支护形式和方法之一,该工艺通过利用喷射设备,把混凝土喷射到结构物表面,从而起到了保护和加强结构物的作用。它可以很好地解决传统的干喷工艺中存在的粉尘大、回弹高、混凝土质量不稳定三大技术难题,而且操作简单灵活,施工效率高,提高了喷射混凝土质量,在隧道中得到广泛应用。从目前工程实践情况表明,施工人员在实际施工中,无法正确认识到喷射混凝土在隧道支护工程中的重要地位,因此与其他施工技术相比,喷射混凝土技术具有较大的落后性,这使得在隧道支护结构施工中,喷射混凝土施工技术成为一个薄弱的环节。
关键词:湿喷混凝土技术;隧道施工;应用
1湿喷混凝土施工技术分析
在隧道施工作业中应用湿喷混凝土施工技术必须要对湿喷混凝土施工状况进行系统的分析,综合具体的地质状况进行合理分析,在喷射过程中须加强对风压承载力、液压承载力的系统分析,基于隧道状况合理进行开展湿喷混凝土施工作业。
1.1湿喷混凝土施工配比选择
在隧道施工中,必须要保障其可以满足湿喷混凝土施工技术对早期强度以及可喷性的要求,要保障湿喷混凝土粉尘量相对较少,具有良好的强度特征,且耐久性以及防渗透性能良好,以保障其满足施工要求。配合比直接影响混凝土自身的性能,在配合比控制工程中,加强对水泥应用量的控制,避免因为水泥应用过小导致混凝土回弹量过高的问题出现;而回弹量过大则会导致混凝土出现较为显著的硬化收缩问题。同时要合理地控制灰骨比例,保证其在1/4范围之内,并保证水泥应用量(不宜小于400kg/m3),且砂要控制在50%范围之内;水灰比则要保证在0.4-0.45,这样可有效降低混凝土回弹量以及表面粉尘等问题,进而提升其整体的平整度。
1.2合理选择原材料
(1)砂
必须要选择干净且硬度相对较大的中粗河砂,保障砂的细度模数为(2.5%)左右。
(2)碎石/卵石
在施工过程中为了避免输料管堵塞问题,平衡施工难度,在进行碎石/卵石的选择过程中,要保障其最大直径为输料管直径的1/4左右,要选择硬度较大且耐久性良好的碎石/卵石。
(3)水泥
在应用湿喷混凝土施工工艺过程中,必须要选择凝结速度较快,且凝结后硬度相对较高的水泥。对此可以应用硅酸盐水泥。同时在应用湿喷混凝土施工过程中必须要合理地控制温度,保障其低于30℃,在施工过程中必须要加强对水泥防潮控制,保障水泥质量,要尽可能地应用生产不超过15d的水泥。
(4)速凝剂
速凝剂的选择直接影响湿喷混凝土施工质量与效果,对此须合理应用。要综合具体状况及既往经验,合理选择。同时可通过减水剂提升混凝土自身的强度及和易性,改善不透水性以及渗透性等问题。
1.3加强质量检查
(1)混凝土强度检查
混凝土强度是提升湿喷混凝土施工质量的重要指标,主要就是粘结强度、抗拉强度及抗压强度、抗疲劳强度等性能指标。最为关键的就是抗压强度,混凝土的抗压强度可以直接反映混凝土的耐久性及物理特征。
在实践中主要是通过回弹法、大板切割、钻芯法等方式,应用最为广泛的就是大板切割,在实践中当混凝土凝结到特定强度时,就可对其进行钻孔作业,并制成相关试件,在混凝土养护标准规定下进行养护,然后进行抗压强度的测试,分析具体的结果数据;对没有达到既定规定要求的混凝土,须进行系统分析。
(2)混凝土厚度检查
湿喷混凝土施工中混凝土厚度主要就是表面以及围岩接触面积距离的大小,在实践中主要就是通过凿孔法及激光法对其进行监测。在进行混凝土的厚度检查过程中,每间隔11m的距离就要选择一个检查点,然后在拱顶中线部位对其进行监测,其监测的间距要保持在3.5m范围内;若应用的是钢拱架支护,在混凝土的喷层就会出现纵向的波浪,而其厚度检查必须要在断面喷射完成之后再进行。在完成厚度检测之后,如果其没有达到既定的要求,则应通过补喷的方式对其进行处理;对于存在的裂缝问题、漏筋问题、渗水问题及脱落等问题,须及时了解成因,通过针对性的方式对其进行处理,进而保障整体质量。
(3)回弹量控制
在湿喷处理中,必须要合理控制回弹量,保障其不高于20%;在实践中,其主要的控制方式就是合理控制喷嘴角度、喷射距离,要保障二者垂直性,两者距离要控制在0.7-1.3m范围之内,须合理控制压力,保障其水压稍稍高于风压。湿喷混凝土可以有效地控制成本,其干潮喷回弹率高达35%-45%,且湿喷技术与其他技术相对比来说回弹率控制在10%以内,湿喷的生产成本相对较低,整体效益相对较高。
2湿喷混凝土施工工艺
2.1施工前的准备
①先检查受喷面轮廓尺寸并对其进行修整,以便让它达到设计要求,另外要清除干净那些松散、破碎的部分。
②对于那些容易渗水的地段,需要事先做好防排水处理。
③对需喷射的岩面进行清洗。一般可以采用高压水枪清洗的方式,确保岩面干净,同时其上不存在破碎的岩石块。确认清洗干净之后,方可对岩面进行混凝土的喷射施工。
④需要在喷射混凝土施工作业位置处设置脚手架和工作平台。
⑤对机械、安全阀、管道以及压力表进行检查,确保它们的完好性,然后再进行试运行。
⑥把设计好的喷层厚度标志标识到拱顶、边墙或者压面上。
2.2湿喷混凝土技术要点
①在进行混凝土的拌制施工时,需要按照一定的顺序进行各种材料的添加,一般先添加砂、之后按照碎石、水泥以及水的顺序进行各种材料的施加,用全自动计量强制式搅拌机进行搅拌,把配置好的配料加入复合泵剂后进行2~4min的搅拌,确保混凝土的拌和质量。
②为了防止干净岩面受到回弹料的污染,需由下往上并以S曲线从隧道最底部移动进行喷射混凝土。等到前一次混凝土终凝后才能进行后一次喷射,如果再次喷射时间超过终凝后1h以上,就需对混凝土表面用风水进行清洗。
③混凝土在进行喷射时,应当严格控制风压。从以往工程实践经验表明,对于风压过小,会对喷射力造成削弱,从而无法满足应有的混凝土粘贴密实度。对于风压过大时,则会造成刚喷射到结构物上的混凝土被吹走。以上两种情况均会造成骨料反弹变大,从而直接增加了回弹。通常开机操作的起始风压要求不能小于0.5Mpa,并且风压要结合喷头出料情况进行适当调整,边墙风压要控制在0.3~0.5间,而拱部则控制在0.4~0.65之间。
④在喷射混凝土施工之前,需要预先确定适宜的初喷层厚度,一般情况下,需要考虑的因素包括围岩类别和水文地质情况。综合考虑本工程的具体情况,最终确定的初喷混凝土厚度为4~5cm。
⑤在对无钢筋网进行喷射时,要尽量把喷嘴垂直于岩面90度角,另外还需要偏向刚喷射部分(且倾斜度不超过10度角之内),并且以0.8~2m的间距进行,这样有利于增加混凝土的密实度。
⑥按照螺旋轨迹,把喷头均匀的分区段进行喷射,通常不能超过6m,按照从上而下顺序,并一圈压半圈,缓慢移动进行,每圈直径在15~20cm间;如果遇到喷面不平情况下,需要先对凹坑进行喷射、找平。
⑦等到喷射混凝土终凝后的1h,就可以洒水进行养护,喷射面需保持湿润,并不少于7d的养护时间。
结束语:
在我国隧道施工作业中应用湿喷混凝土施工技术可有效提升施工质量,缩短工期,进而在根本上提升工作效率与质量。本文通过对隧道速调施工中湿喷混凝土施工技术的分析,对其具体技术手段及应用进行梳理,为我国隧道施工作业提供了有效参考。
参考文献:
[1]刘何.湿喷混凝土在隧道施工中的应用[J].四川水泥,2016,35(7):45.
[2]王加铭.湿喷混凝土在隧道施工中的应用研究[J].工程技术:全文版,2017(2):254.