隧道湿喷工艺

高天隧道进口湿喷工艺【摘要】以高天隧道进口湿式喷射混凝土施工为例，根据现场试验和施工阐述湿式喷射工艺。【关键词】湿式喷射；混凝土技术；湿喷工艺新建贵阳至广州铁路工程项目是西南地区通达华南沿海地区的重要区际铁路通道，跨黔、桂、粤三省区。高天隧道位于中低山侵蚀地貌区，地形起伏较大，沟壑纵横，河流道路蜿蜒曲折，冲沟发育，自然坡度一般为20°〜50°。坡顶、坡面普遍覆盖坡残积土层，植被发育较好，多开垦为旱地、良田，呈现出层层梯田的壮美景观，部分地带树木茂密。在沟谷、河谷坡脚多见基岩出露，山脊上局部见有基岩露头。高天隧道位于贵州省东南部从江县境内，毗邻广西省西北地区，隧道呈东西走向，进口位于从江县洛香镇伦洞村，距离202省道10公里。隧道进口里程桩号为D2K266+307，设计轨顶标高401.267米。隧道穿越III-V级围岩，属于微风化、局部弱风化砂岩，粉砂质泥岩及石英砂岩，呈中厚层结构，节理较发育。采用湿式喷射，地下水侵蚀性等级H1。下面就高天隧道进口湿式喷射进行阐述。1湿式喷射砼工艺的试验1.1选择机具配套工作台架:根据隧道断面大小现场加工制作台架长度5m（一个喷射作业循环长度）的工作台架。上料平台：喷射机料斗高度1.5m，为减轻劳动强度，设置高度为0.7m上料平台。混凝土喷射机:TK-600型湿喷混凝土机。其生产能力为3~5m3/h；输送距离水平方向为100m，垂直方向30m。混合料搅拌机:强制式混凝土搅拌机，配有计量设备磅秤、台秤等。空气压缩机:供风能力为:0.5MPa以上，供风量大于9m3/min。供水设备:保证水压为0.2-0.25MPa。坍落度简，10*10抗压标准模具，抗渗模具，喷射大板底模及其它辅助工具。1.2材料选择与混凝土配比1.2.1材料选择（见表1、表2）水泥:P.O425云峰牌普通硅酸盐水泥。砂:洛香百二料场机制砂。粗骨料:5~31.5mm碎石水:伦洞河拌合水。外加剂。速凝剂:通过试验确定了8604型液体速凝剂作为最终现场用料:防水剂:分别采用EA—C补偿收缩膨胀剂（内掺法:14%）和TJ型高效防水剂（外掺法:3%~5%）进行现场对比试验:减水剂:选用TJ—G高效减水剂，掺量在0.8%~1%，其减水率可达15%以上。1.2.2配合比的拟定按照湿喷机的技术要求，以素混凝土配合比（水泥:砂:石:水）C:S:G:W=1:2:2:0.45为基准配合比，分别对掺入不同外加剂进行试配：（一）EA-C+JT-G，其配比为C:S:G:W:EA-C:JT-G=1:2:2:0.45:0.12:0.8%:（二）掺入TJ型，其配比为C:S:G:W:TJ=1:2:2:0.45:0.04。1.3地质调查隧道围岩以III、IV级为主，处于微、未风化带中。节理发育区段内地表多为干燥坚硬粉质黏土，山高坡陡，不利于大气降雨的积留和对地下水的补给。隧道内地下水主要洞身范围内的基岩裂隙水，裂隙水分布不均匀。其中断层带及节理发育，岩体破碎，有利于地下水的聚集与运移。地下水较发育，水量丰富。隧道平常涌水量O平常=7600m3/d，雨季涌水量Q雨=12500m3/do1.4现场试验1.4.1现场喷射混凝土配合比的确定根据现场的地质调查，对配合比（一）和配合比（二）分别掺入4%的速凝剂进行试验，其结果见表5。经试验可知，在渗水或滴水段采用配合比（二），为保证质量对局部渗水或滴水较大的岩面，改变配合比，仅用细骨料新建贵阳至广州铁路GGTJ3-4标段高天隧道进口湿喷工艺不用粗骨料，添6%速凝剂，先喷2cm厚再按正常配合比喷射。在湿润或干燥段。采用配合比（二）进行喷射1.4.2岩面整洁度的影响我们将待测的岩面分两块:A（清除干净）和B（保持原开挖面），将去除底部的面盆扣在岩面上，中间预设拉拔钢筋，喷射混凝土至盆满，28d后用锚杆拉拔器拉拔至破坏。A块岩面的抗拉拔力明显比B面大，A面的回弹量也比B面少。试验结果在0.2~0.9MPa之间，从A面破坏的形式上分析。①为粘结面上有许多发亮的花岗岩石英晶粒，这种现象说明花岗岩中石英晶粒是影响其与喷混凝土粘结强度的因素之一。②为破坏面上有部分花岗岩片石，这种现象说明试件的破坏首先产生在花岗岩的内部微节理面上，这证明了在喷混凝土前必须保持待喷岩面无松动岩石且干净和无油污杂物，同时在围岩节理较发育段有必要采用挂钢筋网和锚杆，以加强喷混凝土层与围岩的整体支护效果。1.4.3地下水的影响我们在K137+910~920拱顶将待测的岩面分两块:A（安设排水系统）和B（不安设）。喷射完毕后，通过对喷混凝土表面进行观察，喷混凝土表面主要有两种渗漏水情况:其一为湿渍，混凝土表面潮湿而无明显的水迹，刚喷射后主要出现在拱部，呈大片状出现:其二为呈滴水状，表面有明显的水滴。可见对于滴水或渗水较大的岩面可专设盲管引排补喷或直接封堵。从现场试验情况看，一次喷射很难达到不渗不漏的效果，这主要是因为初次喷射地下水分布不集中，对较大的涌水难以找到出水点，因此对于地下水较多、防水要求较高时宜采用分层喷射的方法。1.4.4原材料的影响将上面提供的同一种材料，分A（用水冲洗过的集料）和B（照原样）进行试拌，在同一水灰比，同一块岩面上喷射，经试验对比，A比B具有砼强度高，粘结力大，回弹小等优点。证明集料的干净性对喷射砼很重要。1.4.5水灰比的影响：对湿喷混凝土，水灰比过大，速凝效果愈差，回弹量增大，混凝土强度偏低；水灰比小，施工喷射困难，水泥水化不充分，强度较低，回弹增大。通过C/W=0.4~5.0进行试喷，C/W=0.45效果较好。1.4.6施工温度的影响水泥凝结时间随温度升高而加快，当温度到达30°C时，经试验掺速凝剂后的混凝土其终凝时间和后期强度都不利。喷射混凝土温度宣在15~25C为好。1.4.7喷射层厚的影响一次喷射层太厚，在自重作用下，喷层会出现错裂而引起大片坍落:太薄时大部分粗集料会回弹。喷层仅留砂浆，将影响喷射效果和质量，经现场试验，拱部喷层厚6cm，边墙8cm。1.4.8风压和水压的影响风压过大会造成喷射速度太高而加大回弹量，风压过小会使喷射力减弱，使混凝土密实性差影响强度；水压过小也会影响施工质量。经试验采用风压为200N/cm2，水压为210N/cm。2湿喷工艺的确定2.1原材料选择和控制采用上述原材料，粗集料在搅拌前应过0.5mm筛后用水冲洗干净；为减少收缩裂缝，细集料宜采用中、粗砂，细度模数大于2.5，搅拌前过0.5mm筛。2.2配合比的确定和选择对渗水或滴水段（如K137+910—920）采用掺入口型，其配比为c:s:G:w:TJ=1:2:2:0.45:0.04。掺速凝剂4%。对局部渗水或滴水较大的岩面，改变配合比，仅用细骨料不用粗骨料，添6%速凝剂，先喷2cm厚再按正常配合比喷射。对墙面干燥或湿润（如K137+920—930）采用其配比为C:S:G:W:EA-c:lT-G=1:2:2:0.45:0.12:0.8%，掺速凝剂4%。2.3喷射机械的控制TK-600型湿喷混凝土机，配合5m长的工作台、0.7m高的上料平台、强制式混凝土搅拌机及空气压缩机。工作期间要求密封性良好，不漏水，不漏气。2.4搅拌工艺的控制严格控制水灰比、外加剂和水的计量必须准确，投料顺序与搅拌时间为:粗、细骨料一水泥一外加剂（搅拌90S）一水（搅拌12Os）一出料。2.5岩面处理和渗水处理岩面处理。对开挖面尺寸认真检查，清除松动危石，欠挖超标过多的先行局部处理；用高压风或水清洗受喷面，将开挖面的粉尘和杂物清理干净；埋设喷层厚度检查标志。渗水处理。做好排水引流处理:安设软式弹簧盲管，共布设了两种类型的盲管，其一为每隔5m一根的环向盲管，并在边墙两侧盲管末端设泄水孔，其二为在集中出水点或面状淋水点设局部盲管与邻近的环向盲管相连。2.6喷射步骤①喷射前根据岩面潮湿程度，适当调整水灰比。②喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上进行喷射，喷嘴需对受喷岩面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为20~30cm，或采用S形往返移动前进。③喷射时分段长度不应超过6cm，分部为先下后上，分块大小为2m*2m。④喷嘴和岩面的距离为lm，喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位（倾斜角约80°），岩面凹陷宜先喷和多喷，而凸出处宜后喷和少喷。湿喷砼施工工艺见《喷射砼施工程序图》湿喷砼施工程序图中粗砂一砼 水泥拌 水 和 =水 碎石KX湿喷式砼喷射机 |匚=匚口「丁风压控制在0.45~0.7M | J速凝剂水泥用量的4%2.7风压和水压的控制由于输料管长度为40m,调整风压为0.45-0.7Mpa,水压为210N/cm2，同时要求供水系统的水压不应大于40N/cm2,为保证供水的水压稳定，采用压力水箱。2.8喷射厚度的确定一次喷射厚度，拱顶为6cm,边墙为8cm,对渗水或滴水地段。先喷一层厚2cm细骨料混凝土，然后再喷射混凝土至设计厚度。2.9分层喷射的间隔时间控制。在15°C~25°C，采用8604型液体速凝剂，宜在30min后进行复喷。2.10养护在喷射混凝土终凝1h后进行洒水养护，保持喷射面湿润，养护时间不少于7d。综合上述，喷射混凝土工艺流程如下:喷锚工作平台就位一喷射面的事前处理、厚度控制一湿喷机开机准备一配料拌和一坍落度测定一混合料的输送一边墙混凝土的喷射拱部混凝土的喷射一停机操作一养护。3喷射后的质量检查第一，湿喷完成后跟踪检查，末发现表面裂纹的产生。但喷射面有较多的麻点，原因是湿式喷射的工作风压人，料束速度高造成的，麻面较多处混凝土的有效厚度不足，因此在混凝土表面喷射一层广3cm的水泥砂浆。第二，混凝土表面潮湿无明显的水迹，通过凿孔调查，发现一次喷射厚度达到6~8cm时防水效果较好，若喷射厚度过小，就形成漫渗，若漫渗范围较大时可采用补喷混凝土处理。第三，安设盲管段的所有出水口都有水排出，且靠近盲管两侧范围内的混凝土表面渗漏明显少于中间部位，说明盲管的选材和安装方法是正确的。第四，对喷射混凝土试件切开检查，其表面气孔多呈椭圆状，闭合相互不连