高速铁路隧道喷射混凝土施工工法

/高速铁路隧道喷射混凝土施工工法高速铁路隧道喷射混凝土施工工法中图分类号：U412.36文献标识码：A文章编号：一前言喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是运用混凝土喷射机，按确定的混合程序，将掺有速凝剂的混凝土，喷射到岩壁表面上，并快速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。随着喷射混凝土原材料，速凝剂及其他外加剂、施工工艺，机械的探讨和应用，喷射混凝土无论是作为新材料，还是新的施工工艺，将有更为广袤的发展前景。二工法特点（一）喷射混凝土具有强度增长快、黏水性强、密度大、抗渗性好的特点。它能较好地填充岩块间隙的凹穴，增加围岩的整体性，防止自由面的风化和松动，并和围岩共同工作。（二）和一般模筑混凝土相比，喷射混土将输送，浇注，捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速，简捷。（三）喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在10min左右终凝，一般两小时后具有强度。（四）接受喷射法施工，拌和料高速喷到岩面上且反复冲击压密，故喷射混凝土一般具有良好的密实性和较高抗压强度。三适用范围喷射混凝土可以作为隧道工程的永久或临时性支护，也可以和各种形式的锚杆、钢纤维、钢拱架、钢筋网等构成组合式支护结构。它的灵敏性也很大，可以依据须要分次追加厚度。因此除用于地下工程外，还广泛应用于地面工程的边坡防护、加固、基坑开挖，结构补强等。四工艺原理（一）喷射混凝土在支护中起到的作用。1支撑围岩。由于喷层能和围岩密贴和粘贴，并施和围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向有力状态，防止围岩恶化。此外，喷层本身的抗冲切实力可阻挡不稳定块体的滑塌。2“卸载”作用。由于喷层属柔性，能使围岩在不出现有害变形的前提下发生确定程度的变形，从而使围岩“卸载”，同时喷层中的弯曲应力减小，有利于混凝土承载力的发挥。3填平补强围岩。喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充围岩凹穴，使裂隙分割的岩层面黏联在一起，爱惜岩块间的咬和、镶嵌作用，提高其间的黏结力、摩阻力，并避开或缓和应力集中。4覆盖围岩表面。喷层干脆粘贴岩面，形成风化和止水的爱惜层，并阻挡节理裂隙中填充物流失。5阻挡围岩松动。喷层能紧跟掘进进程并刚好进行支护，早期强度较高，因而能刚好向围岩供应抗力，阻挡围岩松动。6支配外力。通过喷层把外力传给锚杆、钢拱架等，使支护结构受力匀整。（二）在设计有钢纤维的喷射混凝土工艺要点。1搅拌过程必需使钢纤维在混凝土中匀整分布，防止结团；运输过程中应防止猛烈振动使钢纤维离析沉淀，否则喷射前应进行二次搅拌。2由于钢纤维混凝土运输阻力增大，因此要求系统风压必需大于0.5MPa。3相同输送管径条件下，喷射钢纤维混凝土生产率宜限制在额定生产率的百分之七十到八十，或在相同生产率条件下加大喷射管径，否则简洁造成堵管。4喷射过程中必需留意回弹物中钢纤维对施工人员的损害，应加强防护，特别是对眼睛的防护。五施工工艺流程喷射混凝土的工艺流程有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。主要区分是各工艺的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。（一）干喷和湿喷（见图1）1干喷是将骨料、水泥和速凝剂按确定的比例干拌搅匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态送到喷枪，再在喷嘴处和高压水混合，以较高速度喷射到岩面上。干喷的缺点是产生的粉尘量大，回弹量大。干喷加水是由喷嘴处的阀门限制的，水灰比的限制程度和喷射手的娴熟程度有关。但运用的机械较为简洁，机械清洗和故障处理简洁。2潮喷是将骨料预加少量水，使之成潮湿状，再加水泥拌和，从而降低上料、拌和和喷射的粉尘。但大量的水仍是在喷头处加入和喷出的，其喷射工艺流程和运用机械同干喷工艺。图1干喷和湿喷工艺流程图（二）湿喷（见图2）湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌和匀整，用湿式喷射机压送到喷头处，再在喷头处添加速凝剂后喷出。湿喷混凝土质量简洁限制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少，是应当发展应用的喷射工艺。但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较麻烦。对于喷层较厚的软岩和渗水隧道，则不宜运用湿喷。图2湿喷工艺流程图（三）混合喷射（见图3）混合喷射又称水泥裹砂造壳喷射法，是将一部分砂加第一次水拌湿，再投入全部水泥强制搅拌造壳；然后加其次次水和减水剂拌和成SEC砂浆；将另一部分砂和石、速凝剂强制搅拌匀整。然后分别利用砂浆泵和干式喷射机压送到混合管混合后喷出。混合喷射是分次投料搅拌工艺和喷射工艺的结合，关键是水泥裹砂（或砂、石）造壳技术。混合喷射工艺运用的主要机械设备和干喷工艺基本相同，但混凝土的质量较干喷混凝土质量好，且粉尘和回弹率有大幅度降低。但运用机械数量较多，工艺较困难，机械处理和故障处理较麻烦。因此混合喷射工艺一般只用在喷射混凝土量大和大断面隧道工程中。图3混合喷射工艺流程图六劳动力组织（见表1）七材料和设备（一）主要原材料。1水泥。为保证喷射混凝土的凝合时间和速凝剂有较好的相容性，应优先接受42.5级以上的一般硅酸盐水泥。在有特地运用要求时，接受特种水泥。所运用水泥，其性能应符合国家现行标准。2砂。为保证喷射混凝土的强度和削减施工操作时的粉尘，以及削减硬化时的收缩裂纹，应接受坚硬而耐久的中砂或粗砂，细度模数一般大于2.5。3碎石或细石。为防止喷射混凝土过程中的堵管和削减回弹量，应接受坚硬耐久的细石，粒径不宜大于15mm。4骨料成分和级配。若运用碱性速凝剂，砂、石料均不得含有活性SiO2，以免产生碱骨料反应，引起混凝土开裂。5水。为保证喷射混凝土正常凝合、硬化，保证强度和稳定性，饮用水均可用于喷射混凝土；若接受其他水，则不应含有影响水泥正常凝合和硬化的有害物质；不能运用污水以及PH值小于4的酸性水。外加剂。主要是速凝剂，在喷射混凝土中添加混凝土的目的是使喷射混凝土速凝，以削减回弹和早强，选用时应做和水泥的相容性试验。（二）运用设备（见表2）。运用设备表(表2)八质量限制（一）严格限制喷射混凝土协作比，使其尽早达到设计强度。（二）依据石质状况，用高压水或清水清洗受喷面，提高喷射混凝土和围岩黏结力。（三）当受喷岩面有集中渗水时，应做好排水引流处理，无集中排水时，应依据岩面潮湿程度，适当调整水灰比。（四）喷射时一次喷厚度不得太薄或太厚，一般为7cm左右为宜。（五）调试好各种机械设备工作状态，保证施工的连续性。九平安措施（一）对施工人员进行平安意识教化，提高全员平安意识。（二）制定平安奖罚措施，重奖重罚，绝不姑息。（三）现场全部施工人员必需佩带平安帽及各种防护用具。（四）喷射前应对开挖断面进行检查，清除松动危面。十效益分析喷射混凝土能够快速有效的抑制围