隧道工程喷射混凝土施工

隧道工程喷射混凝土施工摘要：介绍了施工原材料的控制与喷射击混凝土配合比的设计要点及加强养护的措施。关键词：喷射混凝土；回弹率和粉尘率；质盆控制0、前言随着科学技术的发展，大量的新材料、新工艺、新设备、新技术不断应用于工程中，同时，隧道施工技术也在超长、大跨度、防水、穿过不良地层等方面取得了长足的进步，涌现出了大量的科技成果。锚喷构筑法在技术上有采用速度较快，支护及时、支护质量较好、强度高、密实度好、防水性能较好；省工、操作较简单，支护工作量减少；施工灵活性很大，可以根据需要分次喷射混凝土追加厚度，满足工作设计与要求等优点。在国内，一些国际招标的大型水利工程中，如二滩水电站，黄河小浪底工程，三峡工程等，均是采用湿式混凝土喷射作业。国内目前使用的各种湿式混凝土喷射机多是从国外引进的设备。近几年来，国内一些单位也开发研制出几种湿式混凝土喷射机，但生产规模尚有待扩大。湿式混凝土喷射机主要优点有四个。湿法：作业大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害。生产率高。干式混凝土喷射机工作效率一般不超过5扩/h•而使用湿式混凝土喷射机人工作业时可达10m'/h采用机械手作业时，则可达20扩/h,回弹度低。千喷时，混凝土回弹度可达15%〜50%.采用湿喷技术回弹率可降低到10%以下。湿喷时，由于水灰比易于控制，混凝土水化程度高，故可大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的匀质性，而干喷时，混凝土的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观查来进行调节的，混凝土的品质在很大程度上取决于机手操作正确与否。1、施工工艺与原材料的控制1.1施工工艺喷射前，应将岩面冲洗千净，并将表面软弱破碎岩石清扫干净。喷射作业应分区段进行，长度一般不超过6二,喷射顺序应自下而上。后一次喷射应在前一次混凝土终凝后进行，若终凝后1h以上再次喷射，应用风水清洗混凝土表面。边墙一次喷射厚度4〜6cm，拱部则为2-4em,喷射2一4h后应洒水养护，一般养护7一14d，混凝土喷射后至下一循环放炮时间，应通过试验确定，一般不小于4h,放炮后应对混凝土进行检查，如出现裂纹，应调整放炮间隔时间或爆破参数。1.2原材料控制拌和用水：工程中多以饮用水作为拌和用水，而pH值小于4的酸性水和含硫酸盐量(SO4,—)超过水量1%的水，含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水均不得使用。水泥：为保证喷射混凝土的凝固时间及与速凝剂的相溶性，所用水泥应具有强度高、抗渗性和耐久性好，应优先选用4S5，以上的普通硅酸盐水泥，其次选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。在地质条件复杂的隧道中应采用早强水泥，使用前应做强度鉴定实验，水泥存放时严禁受潮和结块，也不得把不同规格、不同厂家的水泥混合使用。骨料：混凝土的强度除了取决于骨料的强度外，还取决于水泥浆与骨料的粘结强度，同时骨料的表面越粗糙界面粘结强度越高，因此用碎石比用卵石好。实验表明在一定范围内骨料粒径越小，分布越均匀混凝土强度越高，骨料最大粒径地减少不仅增加了骨料与水泥浆的粘结面积，而且骨料周围有害气体减少，水膜减薄，容易拌和均匀，从而提咼了混凝

土的强度。（4） 活性：掺和料：水泥水化是一个逐步发展的过程，在28d的龄期中，水泥的实际利用率仅占60%—70%，而另外的未水化的水泥中的CaO后期遇水后生成Ca（OH）2,产生体积膨胀，给后期强度带来不利影响，利用活性掺和料代替部分未水化的水泥，不仅可以降低成本，最主要的是可以利用活性材料中的活性成分（主要是Si02与A403）与水泥水化产物Ca（OH）：进行二次反应，生成含水硅酸钙与含水铝酸钙，新生成的水化产物不仅提高了喷射混凝土的强度和致密性，而且提高了其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能，这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉，掺量约为水泥重量的10%-20%.（5） 外加剂：为了降低用水量、降低回弹率和粉尘率，使喷射混凝土早凝早强，必须使用外加剂。应采用符合质量要求并对人体危害性很小的速凝剂，掺加速凝剂之前，应做速凝剂与水的相溶性实验及水泥净浆速凝效果实验，注意速凝剂效果实验，初凝时间不应大于5min,终凝时间不应大于10min,保持速凝剂干燥勿受潮变质，在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝土满足设计要求，促进早强。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2%一4%，实际使用时拱部可利用2%-4%，边墙可用2%，过多的掺量对喷射混凝土反而不利，这是因为速凝剂虽然加速了喷射混凝土的凝结速度，但也阻止了水在水泥中的均匀扩散，使部分水包裹在凝结的水泥中，硬化后形成气孔，另一部分水泥因而得不到充足的水分进行水化反应而干缩，从而产生裂纹。另外速凝剂掺人应均匀。2、喷射混凝土配合比的设计与控制要点喷射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比，需要根据其施工工艺来选择，主要讲述C，喷射混凝土潮喷法的配合比的设计方法。为了减少回弹量需要较高的砂率，砂率增加意味着集料的总面积增加，这就要求用更多的水泥来包裹集料表面，以满足喷射混凝土的强度要求，水泥用量越大，喷射混凝土就越容易干缩、开裂，同时成本也增加。因此首先确定水泥用量，根据经验水泥用量宜为375一450kg/m；，其次确定砂率，宜选用粗砂或中砂，砂率宜为45%一55%，砂率过高或过低易造成堵管，再次确定水灰比，水灰比宜为0.4-0.5,水灰比过小会产生粉尘，回弹量大，粘结力低，喷层会产生干斑，砂窝等现象，水灰比过大会造成强度低、速凝效果差，喷层流淌、滑移、坍落等现象，另外要注意根据施工环境的温度，周围岩壁类别、施工队伍的施工水平做相应的调整。研究超塑化剂、硅灰、速凝剂和掺人火山灰或矿渣硅酸盐水泥的复合作用，用湿喷法生产高性能喷射混凝土（HPS）具有下列优点：（1）碱腐蚀性低；（2）工作性高和坍落度损失低；（3）回弹率低；（4）早期强度和后期强度高；（5）耐久性强。2.1材料和配合比2.1.1水泥高强硅酸盐水泥由于水化速度较快，用于做喷射混凝土性能一般优于混合水泥。火山灰和矿渣硅酸盐水泥具有耐久性高，水化热低，对裂缝自收缩和干缩有较好性能。火山灰水泥中可用35%粉煤灰替代硅酸盐水泥；矿渣水泥中可用50%矿渣取代硅酸盐水泥。2.1.2硅灰使用加密硅灰以改善对基材的粘结力和减少集料回弹。2.1.3超塑化剂使用市售的质量浓度为30%的液体淡基丙烯酸醋（CAE）为超塑化剂，生产水灰比为0.42一0.44，坍落度为210-220mm流动性混凝土。也可采用聚磺酸盐系高效减水剂。2.1.4速凝剂用两种不同的市售速凝剂，一种常用速凝剂是硅酸钠（30%），另一种无碱速凝剂是以

从（SO4），为主要成分的水溶液（60%），当使用后者时，由于无碱降低了在施工过程中碱性腐蚀的危险。2.1.5集料使用细砂（0—4mm）,粗砂（4一6mm），石子（6—8mm）三者的体积比为65%，30%，5%.2.1.6混凝土配比配制两种未掺速凝剂的基准对比拌合物，它们的主要区别在于水泥品种（42.5火山灰水泥和42.5矿渣水泥）每种混凝土拌合30min,在喷嘴处加人不同的速凝剂（水玻璃或无碱速凝剂）的掺量分别为水泥量的8%-12%或6%一7%，2.2试验结果由于使用超塑化剂，50min之内的坍落度损失可以忽略不计，这意味着在喷嘴处加人速凝剂之前坍落度损失可忽略不计，以可靠方式供给喷射设备的泵送混凝土的工作性能好，喷射混凝土产量可达20m；/ho在规定超塑化剂掺量为1%一2%时，尽管矿渣水泥混凝土的W/C稍低于火山灰水泥混凝土，其初始坍落度（220mm）还是稍高于火山灰水泥混凝土坍落度（210mm）在无筋隧道内施工，由于复合有超塑化剂、硅灰和速凝剂，拌合物粘结性好，研究的所有喷射混凝土的回弹率仅仅为2%一3%.3、 喷射混凝土养护措施养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节，在正常养护条件下，混凝土强度随龄期延长而增大，其原因是由于胶凝材料的水断水化。而水化速度与环境温度和湿度有关，由于经常放炮和通风不良导致隧道内的温度较高，喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥，加上水化热引起的混凝土内部温度较高，将使其表面水分很快就蒸发掉，进而引起水石'毛细管”中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短且范围有限，与普通混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程，水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生，水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行，还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩，此时的喷射混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力将使混凝土开裂，破坏了混凝土结构，影响混凝土强度的继续增长，而且停止水化使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充，还将影响混凝土的抗渗性。4、 结束语喷射混凝土在隧道施工中应用已经非常广泛，喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况，所以对喷射混凝土施工，必须按质量控制系统的要求，通过各种措施强化质量意识，加强质量管理，制定操作规程，使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。隧道喷射混凝土为什么要自下而上工人积累的经验，从两拱脚开始往中间拱顶喷射，拱脚就开始慢慢堆积起来了，喷射时会回弹可以节约点。假设从中间开始往两侧喷，万一脱下来砸到人了，哪怕是一小块都很疼另外一点就是喷射时，最上边是最浑浊的，危害大，隧道空气流到洞外都是在上部的隧道进口喷射混凝土技术交底）交底内容：、初期支护网喷砼采用C25砼，每立方米混凝土掺1.2kg改性聚酯纤维。网喷砼（加改性聚脂纤维）每

盘拌制0.204m3；临时支护喷射砼采用素喷C25砼，素喷砼每盘拌制0.204m3。砼搅拌采用JS500型强制式搅拌机搅拌，自卸砼罐车运输。二、 喷射砼采用湿喷机二台，分初喷和复喷二次进行。步骤如下：1•分部开挖（按三台阶临时仰拱法施工）完成后，拱部及边墙立即进行初喷4cm厚砼，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落；2•在架设I20a后进行复喷聚酯纤维砼至设计厚度，临时仰拱喷8cm厚混凝土；3•钻设系统锚杆后进行复喷砼至设计厚度（28cm）,尽快形成喷锚支护整体受力，以抑制围岩变形。三、 改性聚脂纤维砼施工工艺混凝土拌制先将改性聚酯纤维、骨料及水泥在干拌状态下进行搅拌2min，然后加入定量水进行搅拌，搅拌时间为4〜5min。原材料选择及用量水泥：采用江苏南京双猴牌Po32.5的普通硅酸盐水泥。根据配合比C25素喷砼与C25网喷砼（加改性聚脂纤维），水泥每盘用量均为100Kg。加入方式：人工。砂：采用闽江中粗砂。施工前，试验人员测定砂含水量，换算施工配合比及每盘砂用量。加入方式：自动计量。碎石：碎石粒径为5〜10mm，施工前，试验人员测定碎石含水量，换算施工配合比及每盘碎石用量。加入方式：自动计量。外加剂生产厂家：杭州华威建材厂；型号：HW-8（液体）；按水泥用量的4%计算每盘用量为：C25素喷砼与C25隧道进口喷射混凝土技术交底）网喷砼（加改性聚脂纤维）每盘用量均为12Kg，加入方式：自动计量。强风化片岩隧道喷射混凝土初衬施工质量控制汪家坝隧道的衬砌采用复合衬砌，外层为喷射混凝土柔性衬砌，内层为钢筋混凝土衬砌。喷射混凝土承受围岩的初期变形，待围岩初期变形基本稳定后再施作钢筋混凝土衬砌。由于喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，通过围岩自承体系和支护结构对围岩变形进行控制，达到让围岩变形的适度释放的新奥法隧道施工的理念，喷射混凝土作为初衬已经被广泛应用。一、喷射混凝土的工作特性和特点喷射混凝土的工作过程分为两个阶段：首先是喷射混凝土的施作阶段及低强度阶段，此时喷射混凝土为柔性结构，为围岩变形的适度释放提供空间；另外一个阶段是混凝土具有足够的强度后，和钢拱架、系统锚杆、喷射混凝土等组成一个完整的体系，控制围岩变形，达到保护和发挥围岩自承能力的目的。喷射混凝土由于在混凝土喷射过程中掺加了速凝剂，混凝土的强度能在较短时间内形成，达到及早发挥承载能力的要求。喷射混凝土能更好的保证质量，大大加快施工进度。喷射混凝土把混凝土输送、浇筑、振捣等工序合而为一，利用高压风将混合料送到浇筑地点，能更好的填充岩石裂隙及凹穴，能更好的和围岩结合在一起，有利于围岩和喷射混凝土共同作用。同时，喷射混凝土减少了普通混凝土支立模板所需要的工序和时间，大大缩短了施工时间，加快了工程进度。二、喷射混凝土的质量控制1、原材料质量及配合比设计控制混凝土的原材料包括水泥、碎石、砂、水以及外加剂，原材料对混凝土的实体质量和外观质量的影响都是最直接和最根本的，因此把好原材料质量关对喷射混凝土的质量控制具有重要意义。水泥：选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，硅酸盐水泥适用于快硬早强以及高强度混凝土，而普通硅酸盐水泥适用于地上、地下及水中的混凝土工程，由于隧道混凝土工程有防排水的要求，故优先选用普通硅酸盐水泥。碎石：碎石选用坚硬耐久的碎石，碎石粒径不宜大于16mm。碎石的级配采用连续级配，汪家坝隧道在施工过程中为保证喷射混凝土质量，减少喷射混凝土的回填量，采用5〜10m范围的连续级配碎石。碎石的针片状含量现场多次检测都小于15%（规范要求小于25%），含泥量均小于2%。砂：砂选用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或用硬质岩石加工而成的机制砂，细度模数宜大于2.5。速凝剂：速凝剂应根据水泥品种、水灰比等，通过不同掺量的混凝土试验选择掺量。使用前应做速凝效果试验，要求初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。尤其是水泥种类变化时一定要提供给速凝剂厂家，让其重新调整配比，确保速凝效果，减少回填量。水：水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，水的PH值不应小于4.5。配合比设计：在喷射混凝土配合比设计过程中有两个指标非常重要，一个是水灰比，另外一个是含砂率。我们在汪家坝隧道施工过程中，对混凝土水灰比和砂率进行单因素调整对比：发现喷射混凝土的水灰比宜控制在0.4〜0.45，超出范围造成回弹量增大或混凝土强度降低。理想水灰比为0.43。混凝土的含砂率宜控制在45%〜55%，砂率低于45%容易造成堵管且回弹量大，砂率高于55%混凝土强度低，且混凝土容易收缩开裂。理想砂率为55%。2、工艺及施工方法控制由于强风化片岩在钻爆开挖过程中会在岩面形成碎屑或危石，在拱架安装前一定要对岩面进行排危石的工作，以确保施工人员的安全及喷射混凝土和岩面的粘贴紧密。另外，在喷射混凝土施工前，一定要利用高压风对岩面清理受喷面，在强分化泥岩或片岩隧道不宜用水清洗，防止造成围岩的松软结合层或滑动层。2.1分层、分块施工喷射混凝土施工分层厚度的控制对回填量的影响至关重要，汪家坝隧道在前期施工过程中，边墙和拱部混凝土分层厚度较大，造成喷射混凝土在自重作用下喷层掉落，增大了回弹量，后根据现场情况及时将边墙喷层厚度调整到8cm左右，将拱顶喷层厚度调整到6cm左右，取得了比较理想的效果。另外，混凝土喷射时采用分块分区喷射，汪家坝隧道在施工过程中开挖进尺控制在2〜3榀（毎榀间距80cm）,喷射混凝土施工时严格执行先墙后拱、先下后上的施工方案，2榀或3榀拱架每榀拱架形成台阶进行喷射，台阶间间距约50cm,这样使喷射混凝土形成一个（1.6m或2.4m）X1.5m的喷射区，很好的避免了因混凝土喷射过快而引起的自重滑落或脱落。

2.2喷嘴距离和角度喷射混凝土喷射时，喷嘴应尽量垂直于岩面，并偏向于新喷好的部位，倾角控制在10°以内，在此角度范围内喷射回弹量小而且喷射混凝土密实度、平整度都比较好。其次，喷嘴距离岩面的距离也是相当重要的，喷射距离最好控制在0.6~1.2m范围内，为防止喷射混凝土飞溅的石子对喷射手造成恐惧，应给喷射手配备安全防护面罩。2.3严格控制风压喷射混凝土的风压对混凝土的质量影响也非常大，风压过大会造成喷射速度过快，骨料的反弹同时也加大，导致回弹量加大，但密实度较高，风压过小，混凝土的密实度较差，在汪家坝隧道施工过程中，我们采用20米长的输料管，风压调整到0.1〜0.13Mpa间，能完全满足混凝土密实度的要求，同时回弹量能控制在20%以内三、施工经验1、风压：喷射混凝土在不同的部位采用不同的分压，边墙及拱脚风压控制在0.1〜0.12Mpa之间，拱部控制在0.12〜0.13Mpa之间，能达到质量和回弹量的完美结合。2、混凝土喷射开始时必须缓慢打开主风阀，防止由于喷嘴剧烈抖动，造成喷射手无法控制喷嘴，发生安全事故。喷射作业一般选用两名喷射手，一人喷射，一人辅助作业。辅助作业人员负责理顺输料管，对个别喷射混凝土形成的局部厚度不均衡进行处理，以保证混凝土施工的表面平整度。公路隧道喷射混凝土作业要求在喷高压混凝土之前，应用水或高压风管将岩壁面的份尘和物冲洗干净。喷射中发现松动石块或遮挡喷射混凝土的物体时，应及时清除。喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过6M。一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不得小于4〜6CM。喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。若终凝后间隔1H以上且初喷表面已蒙上粉尘时，受喷面应用高压气体、水清洗干净。岩面有较大凹洼时，应结合初喷予以找平。终凝2H后，应喷水养护，-养护时间一般不少于/do喷射混凝土施工的质量控制措施7D回弹率应予控制，拱部不超过40%，边墙不超过30%，挂钢筋网后，回弹终凝2H后，应喷水养护，-养护时间一般不少于/do喷射混凝土施工的质量控制措施7D0、前言随着科学技术的发展，大量的新材料、新工艺、新设备、新技术不断应用于工程中，同时，隧道施工技术也在超长、大跨度、防水、穿过不良地层等方面取得了长足的进步，涌现出了大量的科技成果。锚喷构筑法在技术上有采用速度较快，支护及时、支护质量较好、强度高、密实度好、防水性能较好；省工、操作较简单，支护工作量减少；施工灵活性很大，可以根据需要分次喷射混凝土追加厚度，满足工作设计与要求等优点。在国内，一些国际招标的大型水利工程中，如二滩水电站，黄河小浪底工程，三峡工程等，均是采用湿式混凝土喷射作业。国内目前使用的各种湿式混凝土喷射机多是从国外引进的设备。近几年来，国内一些单位也开发研制出几种湿式混凝土喷射机，但生产规模尚有待扩大。湿式混凝土喷射机主要优点有四个。湿法：作业大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害。生产率高。干式混凝土喷射机工作效率一般不超过5扩/h.而使用湿式混凝土喷射机人工作业时可达10m'/h，采用机械手作业时，则可达20扩/h,回弹度低。千喷时，混凝土回弹度可达15%~50%.采用湿喷技术回弹率可降低到10%以下。湿喷时，由于水灰比易于控制，混凝土水化程度高，故可大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的匀质性，而干喷时，混凝土的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观查来进行调节的，混凝土的品质在很大程度上取决于机手操作正确与否。1、施工工艺与原材料的控制1.1施工工艺喷射前，应将岩面冲洗千净，并将表面软弱破碎岩石清扫干净。喷射作业应分区段进行，长度一般不超过6二，喷射顺序应自下而上。后一次喷射应在前一次混凝土终凝后进行，若终凝后1h以上再次喷射，应用风水清洗混凝土表面。边墙一次喷射厚度4~6cm，拱部则为2-4em，喷射2一4h后应洒水养护，一般养护7一14d，混凝土喷射后至下一循环放炮时间，应通过试验确定，一般不小于4h,放炮后应对混凝土进行检查，如出现裂纹，应调整放炮间隔时间或爆破参数。1.2原材料控制拌和用水：工程中多以饮用水作为拌和用水，而pH值小于4的酸性水和含硫酸盐量(S04,—)超过水量1%的水，含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质的水均不得使用。水泥：为保证喷射混凝土的凝固时间及与速凝剂的相溶性，所用水泥应具有强度高、抗渗性和耐久性好，应优先选用4S5,以上的普通硅酸盐水泥，其次选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。在地质条件复杂的隧道中应采用早强水泥，使用前应做强度鉴定实验，水泥存放时严禁受潮和结块，也不得把不同规格、不同厂家的水泥混合使用。骨料：混凝土的强度除了取决于骨料的强度外，还取决于水泥浆与骨料的粘结强度，同时骨料的表面越粗糙界面粘结强度越高，因此用碎石比用卵石好。实验表明在一定范围内骨料粒径越小，分布越均匀混凝土强度越高，骨料最大粒径地减少不仅增加了骨料与水泥浆的粘结面积，而且骨料周围有害气体减少，水膜减薄，容易拌和均匀，从而提高了混凝土的强度。活性：掺和料：水泥水化是一个逐步发展的过程，在28d的龄期中，水泥的实际利用率仅占60%—70%，而另外的未水化的水泥中的CaO后期遇水后生成Ca(OH)2,产生体积膨胀，给后期强度带来不利影响，利用活性掺和料代替部分未水化的水泥，不仅可以降低成本，最主要的是可以利用活性材料中的活性成分(主要是Si02与A403)与水泥水化产物Ca(OH)：进行二次反应，生成含水硅酸钙与含水铝酸钙，新生成的水化产物不仅提高了喷射混凝土的强度和致密性，而且提高了其抗冻、抗渗、抗腐蚀等性能，这一类活性掺和料主要是粉煤灰和沸石粉，掺量约为水泥重量的10%-20%.外加剂：为了降低用水量、降低回弹率和粉尘率，使喷射混凝土早凝早强，必须使用外加剂。应采用符合质量要求并对人体危害性很小的速凝剂，掺加速凝剂之前，应做速凝剂与水的相溶性实验及水泥净浆速凝效果实验，注意速凝剂效果实验，初凝时间不应大于5min,终凝时间不应大于10min,保持速凝剂干燥勿受潮变质，在喷射混凝土中添加速凝剂的目的是使喷射混凝土满足设计要求，促进早强。一般速凝剂最佳掺量约为水泥重量的2%一4%,实际使用时拱部可利用2%-4%,边墙可用2%,过多的掺量对喷射混凝土反而不利,这是因为速凝剂虽然加速了喷射混凝土的凝结速度,但也阻止了水在水泥中的均匀扩散,使部分水包裹在凝结的水泥中,硬化后形成气孔,另一部分水泥因而得不到充足的水分进行水化反应而干缩,从而产生裂纹。另外速凝剂掺人应均匀。2、喷射混凝土配合比的设计与控制要点喷射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比,需要根据其施工工艺来选择,主要讲述C,喷射混凝土潮喷法的配合比的设计方法。为了减少回弹量需要较高的砂率，砂率增加意味着集料的总面积增加,这就要求用更多的水泥来包裹集料表面,以满足喷射混凝土的强度要求,水泥用量越大,喷射混凝土就越容易干缩、开裂,同时成本也增加。因此首先确定水泥用量，根据经验水泥用量宜为375—450kg/m；，其次确定砂率，宜选用粗砂或中砂,砂率宜为45%一55%,砂率过高或过低易造成堵管,再次确定水灰比,水灰比宜为0.4-0.5，水灰比过小会产生粉尘，回弹量大，粘结力低，喷层会产生干斑，砂窝等现象，水灰比过大会造成强度低、速凝效果差，喷层流淌、滑移、坍落等现象，另外要注意根据施工环境的温度，周围岩壁类别、施工队伍的施工水平做相应的调整。研究超塑化剂、硅灰、速凝剂和掺人火山灰或矿渣硅酸盐水泥的复合作用，用湿喷法生产高性能喷射混凝土（HPS）具有下列优点：（1）碱腐蚀性低；（2）工作性高和坍落度损失低；（3）回弹率低；（4）早期强度和后期强度高；（5）耐久性强。材料和配合比水泥高强硅酸盐水泥由于水化速度较快，用于做喷射混凝土性能一般优于混合水泥。火山灰和矿渣硅酸盐水泥具有耐久性高，水化热低，对裂缝自收缩和干缩有较好性能。火山灰水泥中可用35%粉煤灰替代硅酸盐水泥；矿渣水泥中可用50%矿渣取代硅酸盐水泥。2.1.2硅灰使用加密硅灰以改善对基材的粘结力和减少集料回弹。2.1.3超塑化剂使用市售的质量浓度为30%的液体淡基丙烯酸醋（CAE）为超塑化剂，生产水灰比为0.42一0.44,坍落度为210-220mm流动性混凝土。也可采用聚磺酸盐系高效减水剂。速凝剂用两种不同的市售速凝剂，一种常用速凝剂是硅酸钠（30%），另一种无碱速凝剂是以从（S04），为主要成分的水溶液（60%），当使用后者时，由于无碱降低了在施工过程中碱性腐蚀的危险。集料使用细砂（0—4mm），粗砂（4一6mm），石子（6—8mm）三者的体积比为65%，30%，5%.2.1.6混凝土配比配制两种未掺速凝剂的基准对比拌合物，它们的主要区别在于水泥品种（42.5火山灰水泥和42.5矿渣水泥）每种混凝土拌合30min,在喷嘴处加人不同的速凝剂（水玻璃或无碱速凝剂）的掺量分别为水泥量的8%-12%或6%一7%，2.2试验结果由于使用超塑化剂，50min之内的坍落度损失可以忽略不计，这意味着在喷嘴处加人速凝剂之前坍落度损失可忽略不计，以可靠方式供给喷射设备的泵送混凝土的工作性能好，喷射混凝土产量可达20m；/ho在规定超塑化剂掺量为1%—2%时，尽管矿渣水泥混凝土的W/C稍低于火山灰水泥混凝土，其初始坍落度（220mm）还是稍高于火山灰水泥混凝土坍落度（210mm）在无筋隧道内施工，由于复合有超塑化剂、硅灰和速凝剂，拌合物粘结性好，研究的所有喷射混凝土的回弹率仅仅为2%一3%.3、 喷射混凝土养护措施养护是喷射混凝土施工中的一个重要环节，在正常养护条件下，混凝土强度随龄期延长而增大，其原因是由于胶凝材料的水断水化。而水化速度与环境温度和湿度有关，由于经常放炮和通风不良导致隧道内的温度较高，喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥，加上水化热引起的混凝土内部温度较高，将使其表面水分很快就蒸发掉，进而引起水石“毛细管”中水分继续蒸发。喷射混凝土中水泥与水接触的时间短且范围有限，与普通混凝土相比水泥水化的程度更低。喷射混凝土的凝结过程也是水泥进一步水化的过程，水泥的水化反应必须在有水的条件下才能发生，水泥水化因为水泥石缺少水分不能继续进行，还因毛细管引力作用在混凝土中引起收缩，此时的喷射混凝土强度还很低，收缩引起的拉应力将使混凝土开裂，破坏了混凝土结构，影响混凝土强度的继续增长，而且停止水化使水化物不能进一步向水泥石的毛细孔填充，还将影响混凝土的抗渗性。4、 结束语喷射混凝土在隧道施工中应用已经非常广泛，喷射混凝土的质量直接影响着结构受力、防护、耐久性等情况，所以对喷射混凝土施工，必须按质量控制系统的要求，通过各种措施强化质量意识，加强质量管理，制定操作规程，使喷射混凝土在隧道防护中发挥越来越重要的作用。喷射混凝土施工作业指导书喷射混凝土施工作业指导书1目的明确隧道喷射混凝土施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道喷射混凝土施工作业。2编制依据⑴《客运专线铁路隧道工程施工指南》(TZ214-2005)⑵《客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准》铁建设[2005]160号⑶《新建铁路福厦线施工图设计文件》3适用范围适用于新建铁路福厦线双线隧道及其辅助坑道的湿喷混凝土施工。4工艺流程及技术要求4.1喷射混凝土设计隧道初期支护喷射混凝土设计厚度10〜35cm,设计强度等级为C25或C20。喷射混凝土配合比的设计应满足：强度符合设计要求、不发生管路堵塞、能向上喷射至设计厚度的要求。4.2喷射混凝土施工隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。喷射混凝土在洞外拌和站集中拌和,由混凝土搅拌运输车运至洞内,采用湿喷机喷射作业。在隧道开挖完成后，先喷射4cm厚混凝土封闭岩面，然后打设锚杆、架立钢架、挂钢筋网，对初喷岩面进行清理后复喷至设计厚度。施工工艺见图1。4.2.1喷射前预备⑴喷射前应对受喷岩面进行处理。

一般岩面可用高压水冲洗受喷岩面的浮尘、岩屑，当岩面遇水轻易潮解、泥化时，宜采用高压风吹净岩面。若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网（网格宜不大于20X20mm、线径宜小于3mm），用环向钢筋和锚钉或钢架固定，使其密贴受喷面，以提高喷射混凝土的附着力。喷射混凝土前，宜先喷一层水泥砂浆，待终凝后再喷射混凝土。⑵设置控制喷射混凝土厚度的标志，一般采用埋设钢筋头做标志，亦可在喷射时插入长度比设计厚度大5cm的铁丝，每1〜2m设一根，作为施工控制用。⑶检查机具设备和风、水、电等管线路，湿喷机就位，并试运转。选用的空压机应满足喷射机工作风压和耗风量的要求;压风进入喷射机前必须进行油水分离；②输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能；③保证作业区内具有良好通风和照明条件。④喷射作业的环境温度不得低于5°C。⑷若遇受喷面有涌水、渗水或潮湿的岩面，喷射前应按不同情况进行处理。大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。小股水或裂隙渗漏水宜采用岩面注浆或导管引排后再喷射混凝土。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,如添加外加剂、掺合料以改善混凝土的性能。4.2.2混凝土搅拌、运输湿喷砼搅拌采取全自动计量强制式搅拌机，施工配料应严格按配合比进行操作，速凝剂在喷射机喂料时加入。钢纤维混凝土的搅拌工艺应确保钢纤维在拌合物中分散均匀，不产生结团，宜优先采用将钢纤维、水泥、粗细骨料先干拌后加水湿拌的方法，且干拌时间不得少于1.5min，或采用先投放水泥、粗细骨料和水，在拌合过程中分散加入钢纤维的方法。搅拌时间应通过现场搅拌试验确定，并应较普通混凝土规定的搅拌时间延长1〜2min，采用先干拌后加水的搅拌方式时，干拌时间不宜小于1.5min，搅拌时间不宜小于3min。掺有合成纤维混凝土的搅拌时间宜为4〜5min。搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，若仍有成束纤维，则至少延长搅拌时间30s才可使用。运输采用砼运输罐车，随运随拌。喷射砼时，多台运输车应交替运料，以满足湿喷砼的供给。在运输过程中，要防止混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象。4.2.3喷射作业⑴喷射操作程序应为：打开速凝剂辅助风一缓慢打开主风阀一启动速凝剂计量泵、主电机、振动器一向料斗加混凝土。⑵喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上，分段长度不宜大于6m。喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上顺序分层、往复喷射。喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200〜300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再行喷射混凝土。分片喷射要自下而上进行并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。边墙喷混凝土应从墙脚开始向上喷射，使回弹不致裹入最后喷层。分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1h后再进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面。一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量。边墙一次喷射混凝土厚度控制在7〜10cm，拱部控制在5〜6cm，并保持喷层厚度均匀。顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2〜4h。⑶喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注重观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3〜0.5MPa,拱部0.4〜0.65MPa。%26nbsp;黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。⑷喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°,以使获得最大压实和最小回弹。喷嘴与受喷面间距宜为1.5〜2.0m；喷嘴应连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40〜60cm，高15〜20cm；若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。假如喷嘴与受喷面的角度大小，会形成混凝土物料在受喷面上的滚动，产生出凹凸不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷混凝土的质量。4.2.4养护喷射混凝土终凝2小时后，应进行养护。石质隧道采用喷雾养护，黄土隧道采用养护液养护。养护时间不小于14d。当气温低于+5°C时，不得洒水养护。4.3施工控制要点⑴喷射混凝土原材料先检验合格后才能使用，速凝剂应妥善保管，防止受潮变质。严格控制拌合物的水灰比，经常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度宜控制在8~13cm,过大混凝土会流淌，过小轻易出现堵管现象。喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。⑵喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。⑶必须在隧道开挖后及时进行施作。喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。⑷喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。⑸喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。同时测量其平整度和断面，并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。%26nbsp;当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。⑹在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。⑺经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。⑻喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。⑼喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施；作业区的气暖和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C；在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。5材料要求5.1水泥喷射混凝土应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5MPa。根据工点特点，必要时可采用特种水泥。粗、细骨料粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石（斗石），或两者混和物，严禁选用具有潜在碱活性骨料。当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。喷射混凝土中的石子最大粒径不宜大于15mm，骨料级配宜采用连续级配。按重量计含泥量不应大于1%，泥块含量不应大于0.25%。细骨料应采用坚硬、耐久的中砂或粗砂，细度模数应大于2.5，含水率宜控制在5%〜7%。砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%。外加剂应对混凝土的强度及围岩的粘结力基本无影响；对混凝土和钢材无腐蚀作用；对混凝土的凝聚时间影响不大（除速凝剂和缓凝剂外）；吸湿性差，易于保存；不污染环境，对人体无害。5.4速凝剂喷射混凝土宜采用液体速凝剂。在使用速凝剂前，应做水泥的相容性试验及水泥净浆凝聚效果试验，严格控制掺量，并要求初凝时间不应大于5min，终凝不应大于lOmin。水水质应符合工程用水的有关标准，水中不应含有影响水泥正常凝聚与硬化的有害杂质。一般应采用饮用水。钢纤维钢纤维内不得含有明显的锈蚀、油脂及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，其中因加工不良造成的粘连片、铁屑及杂质不应超过钢纤维重量的1%。钢纤维长度应为20〜35mm，并不得大于输料软管以及喷嘴内径的0.7倍。合成纤维喷射混凝土中的合成纤维宜采用聚丙烯纤维，材质应满足设计要求。6机具配置及劳力安排为实现隧道安全、快速施工的目的，应结合隧道开挖进度，进行施工机具及劳动力的合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2〜1.5倍。湿喷机的选择应符合下列要求：①机动性强，维修方便，易操作，对集料的级配和坍落度要求范围广；②密封性能良好，输料连续均匀；③生产率大于5m3/h，答应最大粒径为15mm；④输料距离水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m；⑤喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3。每班喷射手应至少配置两人以上，进行轮换及辅助施工，把握喷头，检查喷砼质量。7质量要求7.1质量验收规范《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》(TZ214-2005)客运专线铁路隧道工程质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)7.2分项验收标准7.2.1主控项目l喷射混凝土掺加外加剂后，其性能必须满足设计要求。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性试验及水泥浆凝聚效果试验，初凝不大于5min，终凝不大于lOmin；采用其他类型的外加剂或几种外加剂复合使用时，也应做相应的性能试验和使用效果试验。检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一生产日期且连续进场的外加剂，每5t为一批，不足5t应按一批计。每批抽检一次。检验方法：采用现场取样试验。l喷射钢纤维混凝土中的钢纤维应满足下列规定：①钢纤维的品种、规格、性能应符合设计要求。钢纤维抗拉强度不得小于6OOMPa。钢纤维应能承受一次弯折90。不断裂。钢纤维长度和直径答应偏差应为设计尺寸的±10%。钢纤维不得明显的锈蚀、油渍和其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。检验数量：同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的钢纤维，每5t为一批，不足5t应按一批计。施工单位每批抽检一次；监理单位按施工单位抽检次数的20%见证取样检测，并至少一次。检验方法：施工单位检查产品合格证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度、弯折性能试验和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径；监理单位检查全部产品合格证、出场检验报告、试验报告，并进行规定比例的见证取样检测。l喷射合成纤维混凝土中的微纤维应满足下列规定：①合成纤维的品种、规格、性能应符合设计要求。合成纤维抗拉强度不宜小于280MPa。合成纤维长度和直径答应偏差应为设计尺寸的±10%。合成纤维不得有妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。检验数量；同一生产厂家、同一批号、同一品种、同一出厂日期且连续进场的微纤维，每5t为一批，不足5t应按一批计。施工单位每批抽检一次；监理单位检测次数为施工单位抽检次数的20%，并至少一次。检验方法：施工单位检查产品合格证、出厂检验报告，在每批中分别随机抽取10根进行抗拉强度和用精度不低于0.02mm的卡尺测量长度、直径；监理单位检查全部产品合格证、出场检验报告、试验报告，并进行规定比例的见证取样检测。l喷射混凝土的配合比设计应根据原材料性