初期支护质量检测(喷射混凝土)

第四章初期支护质量检测

第二节喷射混凝土（一）喷射混凝土概念及支护机理1、喷射混凝土的概念喷射混凝土是用喷射机把掺有速凝剂的粗细骨料混凝土以适当的压力，高速喷射到隧道岩壁表面迅速凝结而成的混凝土。由于喷混凝土与围岩紧密接触，使得喷层中的弯矩大为减少，不会发生破坏。柔性的喷层具有相当大的徐变特性，确保防护带的形成；能有效的控制围岩的位移，主动加固防护带，组成共同的结构承受围岩荷载；2、喷射混凝土支护机理喷混凝土封闭岩层表面的节理、裂隙，提高节理裂隙间的粘结力、摩阻力和抗剪强度；填平或缓和表明的凹凸不平，是洞室内轮廓较为平顺，减少应力集中现象；防止岩层表面风化、剥落、松动、掉块和坍塌的产生，使围岩稳定下来，发挥围岩体的自承能力。1）局部稳定原理2）整体稳定原理

喷混凝土层与围岩体表面紧密粘合、咬合，依靠结合面处的抗拉、抗压、抗剪能力，与岩体密贴组成“组合结构”或“整体结构物”共同工作。喷射混凝土施工工艺：干喷、湿喷、潮喷及混合喷。潮喷工艺与干喷工艺相近，在干喷的拌合料中加入适量水即为潮喷。（二）喷砼工艺SEC法工艺流程混合喷：采用两套搅拌机，在一套搅拌机内将一部分砂加第一次水拌湿，在投入全部水泥强制搅拌，然后加第二次水和减水剂拌合成SEC砂浆，用砂浆泵压送到混合管；在第二套搅拌机内将部分砂石和速凝剂强制搅拌均匀，用干喷机压送到混合管喷嘴喷出。湿喷和混合喷混凝土强度可达到C30-C35喷射混凝土施工特点粉尘和回弹量少，喷射混凝土的质量容易控制，但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较麻烦。软弱围岩特别是黄土隧道以及渗水隧道不宜使用潮喷而改用湿喷较好湿喷上料、拌合及喷射时的粉尘少。目前施工现场较多采用的是潮喷工艺。潮喷、干喷混凝土强度可达到C20潮喷粉尘和回弹率较干喷有大幅度降低，但工艺复杂，使用机械多，机械清洗和故障处理很麻烦，一般只在喷射混凝土量大和大断面隧道中使用。混合喷

喷射速度大，粉尘污染及回弹情况较严重，隧道内喷射混凝土施工不得采用干喷工艺干喷喷射砼作业组成喷枪臂的伸缩、回转或翻转机构大臂的起落机构

机械手机械手

机械手功能喷枪前后俯仰、左右摆动或画圈臂杆伸缩、升降或旋转优点改善劳动条件降低回弹，减少粉尘提高喷砼质量

三联机料仓水泥仓砂料仓喷射机机械手石料仓三联机（砼喷射车）1.材料（三）喷砼材料水泥42.5以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。遇到含较高可溶性硫酸盐地层或地下水段，应按侵蚀类型和侵蚀程度采用抗硫酸盐水泥；安定性、凝结时间均应合格。掺速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、收缩小。1.材料（三）喷砼材料砂子采用中砂或粗中砂细度模数宜大于2.5小于0.075mm颗粒不应大于20%含泥量不大于3%，泥块含量不大于0.5%。石子

坚硬、耐久的卵石或碎石。

严禁选用具有潜在碱活性集料，当用碱性速凝剂时，不能使用含有活性二氧化硅的石料。

石子的最大粒径不宜超过15mm。

石子级配宜采用连续级配。

喷钢纤维混凝土所用的石子，其粒径以小于10mm为宜。

石子含泥量不得大于1%，泥块含量不应大于0.25%。速凝剂

对喷射混凝土后期强度无明显损失；

对混凝土和钢材无腐蚀作用；

不污染环境，对人无害；

采用低碱或无碱外加剂；

使用前，应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，严格控制掺量（水泥质量的2％～4％）

初凝时间≤5min,终凝时间≤10min

水

要求与普通混凝土相同；

不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质；

不得使用污水、pH值小于4.5的酸性水和含硫酸盐量超过水质量1%的水。

2.配合比与水灰比配合比：（水泥：砂：石）水灰比1：(2.0～2.5)：(2.0～2.5)0.4～0.51.钻孔使用凿岩机钻孔位置、间距、角度、孔深及孔径依照设计要求孔径应＞锚杆直径15～20mm注浆前清理孔眼（四）锚喷支护施工2.注浆及安装锚杆注浆注浆的同时，将注浆管缓缓拔出；待注浆管口距钻孔口20～30cm时，停止注浆。L20～30cm锚杆安装锚杆插入前除锈，并用水湿润，以保证和砂浆结合紧密；锚杆沿孔轴线缓慢推入至孔底部；锚杆外露长度与喷砼厚度相等。L10cmL20～30cmL10cm注浆及安装锚杆3.喷射混凝土的施工3.1施工准备材料、机械（具）的准备核实品种、质量要求、足够储备量；保证施喷用水的水量和压力；喷射机械的就位，并试运转。施喷场地的准备检查隧道开挖断面的净空尺寸；冲洗受喷岩面；作喷射混凝土的厚度的标志；施工平面的布置，应满足施工工艺的要求；布置应力求紧凑，充分利用场地空间及运输线，避免施工干扰。

距离和角度(喷嘴与受喷岩面之间)最优距离：1.5～2.0m（按喷射混凝土最高强度和最小回弹量计算）角度：垂直或稍微向刚喷射部位倾斜（不大于10°）3.2.喷射作业应根据喷射效率、回弹损失、混凝土颗粒间的凝聚力和喷层与受喷面间的粘着力等因素确定。部位掺速凝剂不掺速凝剂边墙8～155～7拱部6～103～4一次喷射厚度间歇时间（各喷层之间）与水泥品种、施工温度（最低温度不应低于﹢5℃）、速凝剂类型有关，一般在上一层砼喷射完毕5～10min.从喷完到下一循环放炮的时间间隔，应不小于4小时喷射分区与喷射顺序原则

分段、分片、分层、自下而上对凹凸悬殊岩面，喷射顺序要先下后上，先两头后中间回弹物料的回收、利用浇灌普通混凝土结构浇灌预制构件掺入量不宜大于15％边墙：＜15%回弹量拱部：＜25%养护终凝后2h起即应开始洒水养护黄土或其它土质隧道喷射混凝土以采用喷雾养护为宜养护期不得少于14昼夜堵管问题的处理原因

大粒径的物料、风压不足；处理逐段检查，敲击疏通料管。有水地段应怎样喷射混凝土？在坡面凿洞，回填碎石透水材料，外接排水管，引流表面水，然后挂钢筋网喷射混凝土。喷射混凝土质量检验指标厚度粉尘、回弹黏结强度背后空洞（五）喷射混凝土质量检测喷射混凝土质量要求无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网（或金属）外露现象，做到混凝土表面平整密实，断面轮廓符合要求抗压强度和厚度达到设计要求内实外美抗压强度影响因素按设计的配合比准确称量搅拌。喷射前必须冲洗岩面喷射中要控制好水灰比和喷射距离喷射后注意洒水养护。水泥：强度、安定性、凝结时间砂：细度模数、含水率、含泥量石：颗粒级配、最大粒径等水：酸性水、污水不得使用速凝剂：与水泥的相容性及水泥净浆凝结效果好；应保证初凝时间不大于5min,终凝时间不大于10min原材料施工作业质量喷射混凝土强度表示其物理力学性能及耐久性的一个综合指标喷大板切割法凿方切割法抗压强度试验检查试件的制取组数试件3件为1组。两车道每10延米，至少在拱部和边墙各取一组试件。其他工程，每喷射50~100m3混合料或小于50m3混合料的独立工程，不得少于一组。材料或配合比变更时另取一组，每组至少取3个试块进行抗压强度试验。喷射混凝土抗压强度的合格标准试件组数大于或等于10时，试件抗压强度平均值不低于设计值，且任一组试件抗压强度不低于0.85的设计值。试件组数小于10时，试件抗压强度平均值不低于1.05倍的设计值，且任一组试件抗压强度不低于0.9的设计值不合格时，应查明原因并采取措施，可用加厚喷层或增设锚杆的办法予以补强。凿孔地质雷达厚度检查混凝土喷层至隧道围岩接触界面间的距离喷射厚度影响因素拱部喷射混凝土时回弹量大，施工操作困难，导致喷层达不到设计厚度回弹率没有采取诸如拉线覆喷、埋设标准桩等严格控制喷层厚度的措施，则容易造成厚度不足施工管理喷射的风压、水压、喷头与喷面的距离、喷射角度、喷料的粒径等，影响对喷层厚度的控制喷射参数隧道断面成形不好，导致超挖处混凝土喷层过厚，而欠挖处喷层又过薄。爆破效果检查断面数量每10延米至少检查一个断面，再从拱顶中线起每隔3m凿孔检查一个点喷射混凝土厚度合格标准每个断面上，全部检查孔处喷层厚度应有90％以上不小于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的50%，且不小于50mm。检查孔的平均厚度不得小于设计厚度。当发现喷射混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗漏水情况时，应予修补、凿除重喷或进行整治。成型试验法直接拉拔法粘结强度试验粘结强度合格标准

喷射混凝土与岩石的粘结力，Ⅰ、Ⅱ级不低于0.8MPa，Ⅲ级围岩不低于0.5MPa。喷射混凝土粉尘、回弹检查作为施工工艺，这两项工作应经常进行，用工艺标准来促进质量的提高。《锚杆混凝土支护技术规范》规定：回弹率应予以控制，拱部不大于25％，边墙不大于15％，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽5％。应尽量采用经过验证的新技术，减少回弹率，回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。回弹的测定方法按标准操作喷射0.5~1.0m3的混凝土，在长度3.0m的侧壁或拱部喷10cm厚的喷层，用铺在地面上的彩条塑料布或钢板收集回弹物，称重后换算为体积，其与全部喷出混凝土体积的比值即为回弹率。减少粉尘和回弹的措施(1)严格控制喷射机工作风压；(2)合理选择喷射混凝土配合比；适当减小最大骨料