第二炮兵青州士官学校四系 肖海清 孙翠莲 尹利军

地下工程喷射混凝土施工质量控制措施

第二炮兵青州士官学校四系 肖海清 孙翠莲 尹利军

地下工程喷射混凝土有加快施工进度、强度增长快、密实性良好、施工准备简单、适应性较强等特点,但也存在着施工厚度不易掌握、回弹量较大、表面不平整、劳动条件较差等缺点。本文从喷射前准备工作、原材料质量控制、混凝土施工等方面,提出了确保地下工程喷射混凝土施工质量的措施。

喷射混凝土施工质量措施

喷射混凝土技术被广泛应用于地下工程初期支护。然而,在施工过程中,往往会忽视某些关键工序的细微性和严谨性,使喷射混凝土达不到应有的强度和厚度,直接影响到初期支护的功能和效应。因此,为满足设计要求,必须综合考虑影响喷射混凝土质量的各种因素,从多方面加以控制,来提高喷射混凝土的质量。

一、做好各项准备工作

(1)检查开挖断面尺寸:光面爆破效果直接影响断面的成型好坏。成型不好,凹凸不平,在喷射混凝土时,将导致超挖处混凝土喷层过厚,而欠挖处混凝土喷层又过薄,形不成均匀的喷射混凝土整体,起不到支承围岩作用。因此,开挖断面结构尺寸应符合设计及规范要求,欠挖部分应即时处理。(2)岩面处理:喷射前,应用高压水或风将岩面冲洗干净,并将表面软弱破碎岩石清扫干净。清除开挖面的松动岩块及拱墙的堆积碎石。如果对锚网进行喷射,为了避免钢丝网的反弹,应检查钢筋网是否已经被牢固地固定在需喷射的岩面上。(3)埋设喷层厚度标志:为更好地控制喷射混凝土的厚度,需要在喷射前埋设喷层厚度标志。标志可以采用4～6mm的钢筋制作,其长度略大于设计喷射混凝土厚度。埋设时,先在围岩面钻一小孔,放入钢筋,用砂浆固定。(4)有水地段排水措施检查:有水地段必须先对涌水进行处理,方可进行喷射混凝土施工。当涌水点不多时,用开缝摩擦锚杆进行导水处理后再喷射;当涌水范围大时,设树枝状排水导管后再喷射;当涌水严重时,可设置泄水孔,边排水边喷射。

二、严控原材料质量

(1)水泥:水泥是喷射混凝土的关键性原材料。为保证喷射混凝土的凝固时间及与速凝剂的相溶性,所用水泥需强度高、抗渗性和耐久性好,应优先选用强度等级42.5MPa以上的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥,其次选用矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。在软弱围岩中应采用早强水泥,使用前应做强度实验。(2)骨料:喷射混凝土的细骨料宜采用细度模数大于2.5、质地坚硬的中粗砂。粗骨料是硬化后混凝土的骨架,应根据输送管的管径粗细选择质地坚硬、粒径适宜、颗粒级配为连续级,便于泵送的粗骨料,避免使用间断级配、针片状颗粒含量超过标准的粗骨料。骨料颗粒表面越粗糙,界面粘结强度越高。实践表明,在一定范围内骨料粒径越小、分布越均匀,混凝土强度越高,骨料最大粒径的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。(3)拌和用水:喷射混凝土拌和用水不得使用污水、pH值小于4的酸性水和含硫酸盐量(按SO3计)超过水量1%的井水或海水,工程中多以饮用水作为拌和用水。(4)外加剂:用于喷射混凝土的外加剂,主要有速凝剂、早强剂和减水剂等。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;同时要规范对速凝剂的管理规范,避免受潮。喷射混凝土常用的早强剂有氯化钙、氯化钠、亚硝酸钠、三乙醇胺、硫酸钠等,实际中为达到更好的早强效果,多采用复合型早强剂。在选择减水剂时,要考察其对水泥是否具有缓凝作用,有缓凝作用的减水剂不能用于喷射混凝土,最好选择具有早强作用的减水剂。

三、规范混凝土施工

(1)混凝土的配制:喷射混凝土的配合比不同于普通混凝土的配合比。确定喷射混凝土骨料的最大粒径和砂率,一般情况下,骨料的最大粒径不得大于喷射系统输料管道最小断面直径的1/3～2/5,也不宜超过一次喷射厚度的1/3,一般不大于15mm。砂率宜为45%～55%,砂率过高或过低易造成堵管。水泥的用量,根据经验宜为375～450kg/m3;一般,速凝剂合理控制的最佳掺量约为水泥重量的2%～4%,实际使用时拱部可利用2%～4%,边墙可用2%。混凝土的水灰比一般为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。(2)混凝土的拌和:干混合料采用容量小于400L的强制式搅拌机拌料时,搅拌时间不得少于1min,采用自落式搅拌机拌料时,搅拌时间不得少于2min,采用人工拌料时,搅拌次数不得少于3次,且混合料的颜色应均匀一致。掺有外加剂时,搅拌时间应适当延长。混合料宜随拌随用,不掺速凝剂时,存放时间不宜超过2h;掺速凝剂时,存放时间不应超过2min。(3)混凝土的喷射:开喷时应先加入适量水泥砂浆或水,以便润滑清通机筒及管路。施工中喷头与工作面的角度控制:边墙部分90°左右,尽量使喷头与工作面保持垂直;拱顶部分≥75°。距离控制在0.6m～115m之间为宜。边墙一次喷射厚度为4cm～6cm,拱部则为2cm～4cm,分层次喷射作业时,两次喷射的时间间隔宜为15min～25min。(4)混凝土的养护:由于经常放炮和通风不良导致洞内的温度较高,喷射混凝土周围的空气相对来说比较干燥,当空气中水分不足时,极易发生早期干缩裂纹;同时,所掺入的速凝剂在一定程度上抑制了水泥的水化反应,影响了混凝土强度的发展。因此,喷射2h～4h后应洒水养护,一般养护7d～14d。

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[2]李文秀,梁旭黎,赵胜涛等.软岩地层隧道喷射混凝土衬砌研究[J].岩石力学与工程学报,2005,(S2)

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