淺談濕噴混凝土施工工藝
2006-11-22 00:00
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【摘要】以水沖口隧道濕式噴射混凝土施工為例，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)和施工闡述濕式噴射工藝。
【關(guān)鍵詞】濕式：噴射；混凝土技術(shù)；噴射工藝
水沖口隧道是平樂至鐘山公路主要的結(jié)構(gòu)物，位于K137+860~K139+265，隧道穿越II~III類圍巖，屬于微風(fēng)化、局部弱風(fēng)化砂巖，粉砂質(zhì)泥巖及花崗巖，呈碎石狀松散結(jié)構(gòu)。采用濕式噴射，防水達(dá)到二級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)。下面就水沖口隧道濕式噴射進(jìn)行闡述。
1 濕式噴射砼工藝的試驗(yàn)
1．1選擇機(jī)具配套
① 工作臺(tái)架：根據(jù)隧道斷面大小現(xiàn)場加工制作臺(tái)架長度5m（一個(gè)噴射作業(yè)循環(huán)長度）的工作臺(tái)架。
?、?上料平臺(tái)：噴射機(jī)料斗高度1．5m，為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)置高度為0．7m上料平臺(tái)。
?、?混凝土噴射機(jī)：TK-961型濕噴混凝土機(jī)。其生產(chǎn)能力為3~5m3／h；輸送距離水平方向?yàn)?00m，垂直方向30m。
?、?混合料攪拌機(jī)：強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，配有計(jì)量設(shè)備磅秤、臺(tái)秤等。
?、?空氣壓縮機(jī)：供風(fēng)能力為：0．5MPa以上，供風(fēng)量大于9m3/min。
?、?供水設(shè)備：保證水壓為0．15-0．2MPa。
?、?坍落度簡，10*10抗壓標(biāo)準(zhǔn)模具，抗?jié)B模具，噴射大板底模及其它輔助工具。
1．2 材料選擇與混凝土配比
1．2．1材料選擇（見表1、表2）
?、?水泥：P．O425魚峰牌普通硅酸鹽水泥。
?、谏埃貉嗵梁由?。細(xì)度模數(shù)2．59，含泥量為1．8%。
③粗骨料：5~15mm連續(xù)級(jí)配花崗巖碎石。
④ 水：飲用水。
?、萃饧觿?。速凝劑：通過試驗(yàn)確定了8604型液體速凝劑作為最終現(xiàn)場用料：防水劑：分別采用EA—C補(bǔ)償收縮膨脹劑（內(nèi)摻法：14%）和TJ型高效防水劑（外摻法：3%~5%）進(jìn)行現(xiàn)場對(duì)比試驗(yàn)：減水劑：選用TJ—G高效減水劑，摻量在0．8%~1%，其減水率可達(dá)15%以上。
?、夼潘す堋Ｒ蚴車娚浜穸龋ㄔO(shè)計(jì)的最小噴射厚度為80mm）限制，選用外徑為30mm軟式透水彈簧盲管。
1．2．2配合比的擬定
按照濕噴機(jī)的技術(shù)要求，以素混凝土配合比：C：S：G：W=1：2：2：0．45（水泥：砂：石：水）為基準(zhǔn)配合比，分別對(duì)摻入不同外加劑進(jìn)行試配：（一）EA—C+JT—G，其配比為C：S：G：W：EA—C：JT—G=1：2：2：0．45：0．12：0．8%：（二）摻入TJ型，其配比為C：S：G：W：TJ=1：2：2：0．45：0．04。其結(jié)果見表3。
 可見摻入外加劑的兩種配合比均滿足C20強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)．因此決定用兩種配合比作為現(xiàn)場試驗(yàn)用材．
1．3 地質(zhì)調(diào)查
隧道圍巖以I、Ⅲ類為主，處于微、未風(fēng)化帶中。節(jié)理發(fā)育—— 未發(fā)育，閉合——微張，局部張性節(jié)理，以扭性為主，節(jié)理面平整光滑，少數(shù)有泥質(zhì)充填，偶有次小級(jí)斷層出露。開挖后大部分呈潮濕或浸濕狀，在節(jié)理裂隙帶和巖脈接觸帶有偶見的明顯出水點(diǎn)，主要表現(xiàn)為局部的滴水、小線狀出水，涌水量小。K137+900—940結(jié)調(diào)查結(jié)果見表4。
 1．4現(xiàn)場試驗(yàn)
1．4．1現(xiàn)場噴射混凝土配合比的確定
根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)調(diào)查，對(duì)配合比（一）和配合比（二）分別摻入4%的速凝劑進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果見表5。
經(jīng)試驗(yàn)可知，在滲水或滴水段采用配合比（二），為保證質(zhì)量對(duì)局部滲水或滴水較大的巖面，改變配合比，僅用細(xì)骨料不用粗骨料，添6%速凝劑，先噴2cm厚再按正常配合比噴射。在濕潤或干燥段。采用配合比（二）進(jìn)行噴射。
 1．4．2巖面整潔度的影響
我們將待測的巖面分兩塊：A（清除干凈）和B（保持原開挖面），將去除底部的面盆扣在巖面上，中間預(yù)設(shè)拉拔鋼筋，噴射混凝土至盆滿，28d后用錨桿拉拔器拉拔至破壞。A塊巖面的抗拉拔力明顯比B面大，A面的回彈量也比B面少。試驗(yàn)結(jié)果在0．2~0．9MPa之間，從A面破壞的形式上分析。①為粘結(jié)面上有許多發(fā)亮的花崗巖石英晶粒，這種現(xiàn)象說明花崗巖中石英晶粒是影響其與噴混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的因素之一。②為破壞面上有部分花崗巖片石，這種現(xiàn)象說明試件的破壞首先產(chǎn)生在花崗巖的內(nèi)部微節(jié)理面上，這證明了在噴混凝土前必須保持待噴巖面無松動(dòng)巖石且干凈和無油污雜物，同時(shí)在圍巖節(jié)理較發(fā)育段有必要采用掛鋼筋網(wǎng)和錨桿，以加強(qiáng)噴混凝土層與圍巖的整體支護(hù)效果。
1．4．3 地下水的影響
我們?cè)贙137+910~920拱頂將待測的巖面分兩塊：A （安設(shè)排水系統(tǒng)）和B（不安設(shè)）。噴射完畢后，通過對(duì)噴混凝土表面進(jìn)行觀察，噴混凝土表面主要有兩種滲漏水情況：其一為濕漬，混凝土表面潮濕而無明顯的水跡，剛噴射后主要出現(xiàn)在拱部，呈大片狀出現(xiàn)：其二為呈滴水狀，表面有明顯的水滴。28d后結(jié)果見表6。
 可見對(duì)于滴水或滲水較大的巖面可專設(shè)盲管引排補(bǔ)噴或直接封堵。從現(xiàn)場試驗(yàn)情況看，一次噴射很難達(dá)到不滲不漏的效果，這主要是因?yàn)槌醮螄娚涞叵滤植疾患?，?duì)較大的涌水難以找到出水點(diǎn)，因此對(duì)于地下水較多、防水要求較高時(shí)宜采用分層噴射的方法。
1．4．4 原材料的影響
將上面提供的同一種材料，分A（用水沖洗過的集料）和B（照原樣）進(jìn)行試拌，在同一水灰比，同一塊巖面上噴射，經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比，A比B具有砼強(qiáng)度高，粘結(jié)力大，回彈小等優(yōu)點(diǎn)。證明集料的干凈性對(duì)噴射砼很重要。
1．4．5水灰比的影響：
對(duì)濕噴混凝土，水灰比過大，速凝效果愈差，回彈量增大，混凝土強(qiáng)度偏低；水灰比小，施工噴射困難，水泥水化不充分，強(qiáng)度較低，回彈增大。通過C／W=0.4~5.0進(jìn)行試噴，C／W=0．45效果較好。
1．4．6 施工溫度的影響
水泥凝結(jié)時(shí)間隨溫度升高而加快，當(dāng)溫度到達(dá)30℃時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)摻速凝劑后的混凝土其終凝時(shí)間和后期強(qiáng)度都不利。噴射混凝土溫度宣在15~25℃為好。
1．4．7 噴射層厚的影響
一次噴射層太厚，在自重作用下，噴層會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)裂而引起大片坍落：太薄時(shí)大部分粗集料會(huì)回彈。噴層僅留砂漿，將影響噴射效果和質(zhì)量，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，拱部噴層厚6cm，邊墻8cm 。
1．4．8 風(fēng)壓和水壓的影響
風(fēng)壓過大會(huì)造成噴射速度太高而加大回彈量，風(fēng)壓過小會(huì)使噴射力減弱，使混凝土密實(shí)性差影響強(qiáng)度；水壓過小也會(huì)影響施工質(zhì)量。經(jīng)試驗(yàn)采用風(fēng)壓為200N／cm2，水壓為210N／cm 。
2 濕式噴射砼工藝的確定
2．1原材料選擇和控制
采用上述原材料，粗集料在攪拌前應(yīng)過0．5mm篩后用水沖洗干凈；為減少收縮裂縫，細(xì)集料宜采用中、粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2．5，攪拌前過0．5mm篩。
2．2 配合比的確定和選擇
對(duì)滲水或滴水段（如K137+910—920）采用摻入Tl型，其配比為c：s：G：w：TJ=1：2：2：0．45：0．04。摻速凝劑4‰ 對(duì)局部滲水或滴水較大的巖面，改變配合比，僅用細(xì)骨料不用粗骨料，添6%速凝劑，先噴2cm厚再按正常配合比噴射。對(duì)墻面干燥或濕潤（如K137+920—930）采用其配比為C：S：G：W：EA—c：lT—G=1：2：2：0．45：0．12：0．8%，摻速凝劑4%。
2．3 噴射機(jī)械的控制
TK-961型濕噴混凝土機(jī)，配合5m長的工作臺(tái)、0．7m高的上料平臺(tái)、強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)及空氣壓縮機(jī)。工作期間要求密封性良好，不漏水，不漏氣。
2．4 攪拌工藝的控制
嚴(yán)格控制水灰比、外加劑和水的計(jì)量必須準(zhǔn)確，投料順序與攪拌時(shí)間為：粗、細(xì)骨料一水泥一外加劑（攪拌90S）一水（攪拌12Os）一出料。
2．5 巖面處理和滲水處理
巖面處理。對(duì)開挖面尺寸認(rèn)真檢查，清除松動(dòng)危石，欠挖超標(biāo)過多的先行局部處理；用高壓風(fēng)或水清洗受噴面，將開挖面的粉塵和雜物清理干凈；埋設(shè)噴層厚度檢查標(biāo)志。滲水處理。做好排水引流處理：安設(shè)軟式彈簧盲管，共布設(shè)了兩種類型的盲管，其一為每隔5m一根的環(huán)向盲管，并在邊墻兩側(cè)盲管末端設(shè)泄水孔，其二為在集中出水點(diǎn)或面狀淋水點(diǎn)設(shè)局部盲管與鄰近的環(huán)向盲管相連。
2．6 噴射步驟
?、賴娚淝案鶕?jù)巖面潮濕程度，適當(dāng)調(diào)整水灰比。② 噴射應(yīng)分段、分部、分塊，按先墻后拱、自下而上進(jìn)行噴射，噴嘴需對(duì)受噴巖面作均勻的順時(shí)針方向的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，一圈壓半圈的橫向移動(dòng)，螺旋直徑約為20~30cm，或采用S形往返移動(dòng)前進(jìn)。③噴射時(shí)分段長度不應(yīng)超過6cm，分部為先下后上，分塊大小為2m*2m。④ 噴嘴和巖面的距離為lm，噴嘴與受噴面垂直，并稍微偏向剛噴射的部位（傾斜角約80），巖面凹陷宜先噴和多噴，而凸出處宜后噴和少噴。
2．7 風(fēng)壓和水壓的控制
由于輸料管長度為40m，調(diào)整風(fēng)壓為200N／cm2，水壓為210N／cm2，同時(shí)要求供水系統(tǒng)的水壓不應(yīng)大于40N／cm2，為保證供水的水壓穩(wěn)定，采用壓力水箱。
2．8 噴射厚度的確定
一次噴射厚度，拱頂為6cm，邊墻為8cm：對(duì)滲水或滴水地段。先噴一層厚2cm細(xì)骨料混凝土，然后冉噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。
2．9 分層噴射的間隔時(shí)間控制 。
在15℃~25℃，采用8604型液體速凝劑，宜在30min后進(jìn)行復(fù)噴。
2．10 養(yǎng)護(hù)
在噴射混凝土終凝1h后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保持噴射面濕潤，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。
綜合上述，噴射混凝土工藝流程如下：噴錨工作平臺(tái)就位→噴射面的事前處理、厚度控制→濕噴機(jī)開機(jī)準(zhǔn)備→配料拌和→坍落度測定→混合料的輸送→邊墻混凝土的噴射拱部混凝土的噴射→停機(jī)操作→養(yǎng)護(hù)。
3 噴射后的質(zhì)量檢查
第一，濕噴完成后跟蹤檢查，末發(fā)現(xiàn)表面裂紋的產(chǎn)生。但噴射面有較多的麻點(diǎn)，原因是濕式噴射的工作風(fēng)壓人，料束速度高造成的，麻面較多處混凝土的有效厚度不足，因此在混凝土表面噴射一層1~3cm的水泥砂漿。
第二，混凝土表面潮濕無明顯的水跡，通過鑿孔調(diào)查，發(fā)現(xiàn)一次噴射厚度達(dá)到6~8cm時(shí)防水效果較好，若噴射厚度過小，就形成漫滲，若漫滲范圍較大時(shí)可采用補(bǔ)噴混凝土處理。
第三，安設(shè)盲管段的所有出水口都有水排出，且靠近盲管兩側(cè)范圍內(nèi)的混凝土表面滲漏明顯少于中間部位，說明盲管的選材和安裝方法是正確的。
第四，對(duì)噴射混凝土試件切開檢查，其表面氣孔多呈橢圓狀，閉合相互不連通，不會(huì)形成滲水通道而降低抗?jié)B性能。28d試件強(qiáng)度符合要求。
第五，通過埋檢測釘，噴射厚度基本得到保證。
4 結(jié)束語
第一，從防水角度考慮，噴射厚度12~15cm較好，分層噴射，6~8cm一層，其效果會(huì)更好。
第二，圍巖節(jié)理較發(fā)達(dá)段必須采用掛網(wǎng)噴射，實(shí)行整體支護(hù)。
第三，混凝土配比計(jì)量的準(zhǔn)確性是濕噴質(zhì)量的父鍵，現(xiàn)場施工中應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)檢和監(jiān)理力度，確保噴射支護(hù)結(jié)構(gòu)防水效果及其質(zhì)量耐久性的重要保證。 |
| 原作者： 楊華 韋柳春 |
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