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
?、?工作臺架：根據(jù)隧道斷面大小現(xiàn)場加工制作臺架長度5m（一個(gè)噴射作業(yè)循環(huán)長度）的工作臺架。
?、?上料平臺：噴射機(jī)料斗高度1．5m，為減輕勞動強(qiáng)度，設(shè)置高度為0．7m上料平臺。
?、?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。
④ 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、臺秤等。
⑤ 空氣壓縮機(jī)：供風(fēng)能力為：0．5MPa以上，供風(fēng)量大于9m3/min。
⑥ 供水設(shè)備：保證水壓為0．15-0．2MPa。
⑦ 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%。
?、鄞止橇希?~15mm連續(xù)級配花崗巖碎石。
?、?水：飲用水。
?、萃饧觿Ｋ倌齽和ㄟ^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?。因受噴射厚度（設(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
我們在K137+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?，對較大的涌水難以找到出水點(diǎn)，因此對于地下水較多、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噴射砼很重要。
1．4．5水灰比的影響：
對濕噴混凝土，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，噴層會出現(xiàn)錯裂而引起大片坍落：太薄時(shí)大部分粗集料會回彈。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)壓過大會造成噴射速度太高而加大回彈量，風(fēng)壓過小會使噴射力減弱，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、0．7m高的上料平臺、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。對開挖面尺寸認(rèn)真檢查，清除松動危石，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，噴嘴需對受噴巖面作均勻的順時(shí)針方向的螺旋轉(zhuǎn)動，一圈壓半圈的橫向移動，螺旋直徑約為20~30cm，或采用S形往返移動前進(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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