喷射混凝土回弹率控制

8/8喷射混凝土回弹率控制目录

工程概况(2)

武罐QC18小组简介(2)

选题理由及课题现状(3)

原材料控制(7)

配合比控制(9)

施工工艺控制(10)

试验总结(16)

喷射混凝土回弹率控制

1、工程概况

我单位中交一公局第一工程有限公司，承建武罐高速公土建18标，武罐高速公路WG18合同段路线起点YK105+490（ZK105+497），位于陇南市武都区枫相乡枫相院村，终点YK110+685（ZK110+680），位于武都区枫相乡强家湾村，WG18合同段路线全长5.190051km。共设特大桥2600.394m/2座，大桥236m/2座，中桥319.75m/2座，隧道7222.38m/8座。开工日期为2009年6月，合同工期为40个月，合同总价422412813元。

2、武罐18QC小组简介

武罐18标QC小组成立于2009年12月，主要由项目领导和工程技术骨干人员组成。组员素质较高，技术实力雄厚，在施工生产中，对于发现的问题，并能运用有效的方法解决问题等特点。我们成立小组的目的在于通过学习和实践，总结一些工程方面的经验，为将来的施工打下良好的基础。

小组成员：

3、选题理由及课题现状

（1）课题名称

（2）选题背景

中交一公局一公司承建武罐高速18标工程项目，在本标段内有四座隧道，单洞共计7222.38m。初期支护C25喷射混凝土共计29951.8m3。如果混凝土的回弹在40%以上将浪费1198m3混凝土，造成巨大的材料浪费与资金浪费，因此如何减小喷射混凝土的回弹量是很重要的一项工作。

我标段喷射混凝土方量大，可以进行长期性研究；喷射混凝土回弹量容易测定，回弹量指的是在进行喷射混凝土过程中，集料、水或已经拌好的混凝土喷射到围岩上，由于不能及时凝结，部分掉落的混凝土就是喷射混凝土的回弹量。回弹量的测定是在工地中找一块侧墙或顶面，在地下铺上防水板，然后喷射一定体积或重量的混凝土，将落到地面的混凝土收集并称重，落到地面混凝土重量占总喷射混凝土重量的比例就是喷射混凝土回弹率。

（3）目标及可行性研究

喷射混凝土主要有干喷和湿喷两种形式，干喷以使用方便、机动灵活、操作方便、机器投入成本低等因素在我隧道施工中被广泛应用。但因回弹量、粉尘多而限制了发展。干法喷射混凝土的回弹率较高，可能达到40～50％。控制目标边墙不大于20%，拱部、拱顶不大于25%。

（4）实施方案

为了达到设计的目标，为了保证以上措施不折不扣的落实，本QC小组做了以下几方面工作：

①不但做到分工的详细，并且要求每一个步骤的责任落实到人，发现问题及时解决，严格执行谁负责谁管理的模式。

②分阶段对实验过程中发现的问题集体讨论，制定相因的对策方案。

③对现场施工中发现的问题做好详细的记录，采集数据运用统计学分析原因。

④对现场施工人员进行专门技术培训。

⑤充分利用网络资源收集相关资料组织大家集体学习。

（5）原因分析

具体时间安排

QC小组现场图片

第一阶段：原材料控制、优化配合比及现场施工总结阶段：

1、原材料控制（1）水泥

喷射混凝土水泥应选择早期强度增长快，收缩小，并且能与掺入的速凝剂快速反应的水泥，从而加快凝结速度，以便减少回弹量。在实际生产当中采用标号不低于425的早强水泥。本项目所用水泥经

现场记录

现场试验

钻心取样

技术沟通

过招标和多次试验最终确定采用广元卢家坝水泥厂生产的广旺牌水泥。

（2）砂子

喷射混凝土时砂子最好使用中粗砂，试验证明细度模数在3.1-3.3之间，含泥量小于4.5%，含水率在5%-7%之间为宜。砂子过细时收缩增大，并且施工时粉尘增大，不利于施工；砂子过粗，砂子与碎石不能均匀的混合，回弹量显著增大。砂率对回弹强度的影响：

（3）碎石

碎石过大回弹量增大，并且施工过程中容易堵管，对机器磨损严重；碎石过小回弹量减少但混凝土强度不够。（4）外加剂

喷射混凝土的外加剂主要使用速凝剂，其主要目的使喷射混凝土的凝结速度加快，一则减少回弹损失，

防止喷射混凝土因重力作用

引起的脱落；再次确保了下个工序施工的安全性、时效性。本项目采用黄河牌速凝剂，初凝时间在3min以内，终凝时间在12min以内，4h后混凝土的强度不低于70%。从而保证了下个循环时间不被耽误。

2、配合比控制

喷射混凝土必须满足以下要求：

①必须保证混凝土28d强度满足设计要求

②4-8h后的强度能够控制地层变形能力

③有良好的耐久性、回弹量少

（1）水泥用量

在实际生产过程发现水泥用量太少回弹量显著增大，并且混凝土强度不足；水泥用量过多时不仅粉尘增大同时也造成混凝土收缩量增加也造成回弹量增加。具某项研究表明：喷射混凝土水泥用量超过450kg/m3时增大水泥用量对混凝土强度影响不是很明显。

（2）水灰比

在喷射混凝土过程中，混凝土表面若出现干斑时不仅回弹量增大而且粉尘增大，不利于施工。若喷射混凝土表面出现水流，则表明水灰比过大，也容易造成回弹量增大。喷射混凝土的最佳水灰比控制在0.45-0.55之间。

在枫相3#隧道前五次实验过程中通过大家的不懈努力最终得到以下结论：

①施工现场原材料都必须经过试验室检测后才能进场使用。

②每次试验前要对砂、碎石进行含水率测定

③水灰比对喷射混凝土回弹量影响很大，如何利用风压与水压将混合料充分拌合并能控制好水灰比。

④影响喷射混凝土回弹的主要因素总结（见下图）

第二阶段：根据现场情况调整施工工艺，对施工中的难点问题进行二次解决。

3、施工工艺控制

（1）风压控制

在喷射混凝土作业时，输料管长度一般在15m左右，喷嘴与喷射岩面的距离在0.8-1.2m时，喷射机风压控制在0.2-0.45MPa时回弹量最小，考虑到因隧道输风管造成的风力浪费应根据隧道长度与风管的密封程度控制风源压力，对于1000米以下隧道风管密封程度较好的情况下风源压力控制在0.2-0.5MPa。风源压力过大或过小都会导

致回弹量增大。

影响回弹主要工艺

（2）水压控制

水压过小，混合料因不能充分水化湿润混凝土喷射面将出现干裂，回弹量增大，并且混凝土强度大大降低；水压过大时喷射混凝土因没有初凝而被水流冲洗直接脱落，在实际生产当中，

通常在喷头口

接直径为100mm长为0.6-0.8m的塑料管目的使混合料和水在喷射管口充分混合均匀。实践证明，水压应比风压高0.1-0.15MPa时喷射效果最好。

（3）喷射角度控制

在喷射平整岩面时，喷嘴与受喷岩面应垂直，如果在喷射混凝土过程中喷射口与受喷面没有垂直时，回弹量将大大增加。因此隧道喷射混凝土在拱腰和拱顶处喷射施工出要特别注意。

z（4）距离控制

在喷射混凝土过程中距离的远近对喷射混凝土的质量和回弹量的影响很大，距离太远，会使喷射混凝土回弹率增大，混凝土密实度降低从而造成混凝土强度不够，距离太近，因风压、水压冲击造成未初凝的混凝土脱落，回弹量不仅增大而且回弹骨料有可能伤及喷枪手。通过实验获得当风压控制合理时，喷嘴与受喷岩面的距离控制在0.8-1.2m弹量最少。

（5）分层喷射厚度控制

一次喷射混凝土过厚常常造成混凝土下垂或脱落，造成回弹量增加。这是由于混凝土因没有达到一定的强度而因自重过大出现脱落现象。施工中发现在刚刚开始喷射混凝土时，回弹量最大，骨料几乎被回弹，当岩面上层形成0.5-1cm的砂浆层时，回弹量将减少，喷射混凝土达到5cm时回弹量基本稳定下来。施工中发现在喷射混凝土前先对隧道岩面进行湿润可以有效的减少回弹。

（6）各喷层时间间隔的控制

在喷射混凝土过程中因各喷层时间间隔掌握不当造成回弹量增大。一种是间隔时间太短喷射混凝土未初凝而被风压水压冲击而脱落，造成回弹增大；另一种是时间间隔太长喷射混凝土已初凝再次喷射式骨料不能镶嵌到混凝土面造成回弹增大。因此在施工过程中因按照混凝土的初凝时间以及是否添加速凝剂而控制喷层时间间隔。（7）喷射顺序

喷射角度控制

喷射距离控制

速凝剂加入控制

收集回弹料

混凝土喷射应采取分块、分段由下而上先拱脚后边墙和拱腰，最后拱顶的喷射顺序进行。对因爆破开挖超挖面积过大的岩面时，采取先两边后中间，从上而下进行。对因超挖严重的大坑可采取分层喷射，并且在喷射的过程中采取逐层挂舍钢筋网片的方法，以减少回弹量。

（8）工人熟练程度

喷枪手对喷射混凝土技术掌握的好坏对回弹量影响很大。喷射口匀速而缓慢的以顺时针方向做螺旋运动时，可以形成均匀的喷射混凝土。因此日常生产过程中应加强工人技能培训，做好工人防护措施。（9）施工中的难点及解决方案

第三阶段：试验总结

1、效果检查

在上述措施实施后，本QC小组对隧道喷射混凝土进行多次现场实验，结果发现喷射混凝土回弹大大减少，在枫相3号隧道现场实验喷射混凝土回弹减低到20.51%。

按照试验配合比：

水泥：砂：碎石：速凝剂：水：450:1035:900:18:202

施工配合比：

水泥：砂：碎石：速凝剂：水：150:374:302:6:37

拌合10盘喷射混凝土混合料，共重8320kg，喷射混凝土结束后收集的回弹料共计1732kg，经计算获得回弹率为：

1762-1762×4.2%（喷射时加水量）÷8230=20.51%

2、经济效益方面

经过此次活动，大大减小了隧道喷射混凝土的回弹量，按照试验前与试验后测量的数据可计算经济效益如下：

喷射混凝土单价为1344.67元/m3，此次活动后喷射混凝土的回弹量控制到25%，我标段隧道内剩余C25喷射混凝土量为12000m3,由控制喷射混