5喷射混凝土作业指导书

施工作业指导书编号：ZNTJ21BS-5

喷射混凝土

编制：

复核：

批准：

中铁十四局集团山西中南部铁路通道

ZNTJ-21标项目经理部

二O一O年十一月

喷射混凝土作业指导书

1、编制依据

1.1《铁路隧道工程施工质量验收标准》

1.2、《铁路隧道工程施工技术指南》

1.3、《铁路隧道施工规范》

1.4、《铁路隧道工程质量检验评定标准》

2、喷射混凝土工艺

工艺流程见图31

图31 湿喷混凝土施工工艺流程图

3、施工方法

3.1喷射砼前的准备工作

3.1.1一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑,当岩面遇水容易潮解、泥化时,应采用高压风吹净岩面,以保证喷射砼与受喷岩面粘结牢固,保证喷射砼和地层良好的共同受力。

3.1.2若为泥、砂质岩面时应挂设细钢筋网(网格宜不大于20x2Omm、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,以提高喷混凝土的附着力。喷混凝土前,宜先喷一层水泥砂浆,待终凝后再喷射混凝土。

3.1.3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,喷层厚度是评价喷砼支护工程质量的主要项目之一。施工中往往发生因喷层过薄而引起砼开裂、离鼓和剥落现象,因此在施工中必须严格控制喷层厚度。

3.1.4检查机具设备和风、水、电等管线路,并试运转。

3.1.

4.1检查空压机工作风压和耗风量是否满足要求;压风进入喷射机前必须进行油水分离。

3.1.

4.2检查输料管是否完好。

3.1.

4.3检查作业区内是否具有良好通风和照明条件。

3.1.

4.4检查速凝剂的泵送及计量装置性能是否完好。

3.1.5对有涌水、渗水或潮湿的岩面喷射前应按不同情况进行处理:

3.1.5.1大股涌水宜采用注浆堵水后再喷射混凝土。隧道开挖后,大股涌水应先进行注浆堵水,一般顺涌水出露点打孔,压注速凝浆液(水泥-水玻璃浆液)。

3.1.5.2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。小股水或裂隙渗漏水,视具体情况进行岩面注浆(布孔宜密,钻孔宜浅),或采用小导管沿隧道周边环形注浆;股水根据情况,或顺股水出露点打孔压注速凝浆液,或插排水管引流;围岩裂隙渗漏注浆孔布孔宜疏,钻孔宜深,或顺水路(节理、裂隙)扣排水半管或线形排水板,将水引到隧底水沟或纵向排水管;待受喷面上无流淌水后再喷混凝土。

3.1.5.3大面积潮湿的岩面采用粘结性强的混凝土,有渗水和大面积潮湿的的岩面与喷混凝土不易粘结,为了增加粘结性,初喷在岩面上的混凝土可适当增加水泥用量;也可在混凝土中掺入高效减水剂或添加各种增粘剂。

3.1.6喷砼作业前,应认真清除作业面拱脚或墙脚的虚碴和回弹物料,以防止拱墙脚因喷砼强度不足出现失稳现象。

3.2、喷射混凝土

所有喷射砼均在集中拌合站统一搅拌。运输:采用2辆7m3的轮式砼运输

车运输入喷射机,人工进行放料管理。

3.2.1喷射机安装调试好后,在料斗上安装振动筛(筛孔20mm )。以免超粒径骨料进入喷射机。喷射时,送风之前先打开计量泵(注意:此时喷嘴应朝下,以免速凝剂流入输送管内),以免高压砼拌合物堵塞速凝剂喷射孔。

3.2.2喷射手应保持喷头具有良好的工作状态,以喷射砼回弹量小,表面湿润有光泽,易粘着为好,喷头与受喷面的距离以1.5～2.Om较为适宜。

3.2.3喷射作业应分段分片依次进行,喷射顺序均应先墙后拱,自下面上,如岩面凹凸不平时,应先喷凹处找平,然后向上喷射。喷射路线呈小蝶旋形绕圈运动,绕圈直径30cm左右为宜。后一圈压前一圈的1/3～1/2,喷射路线呈“S”形运动,每次“S”形运动长度为3～4m,喷射纵向第二行时,要依顺序从第一行的起点处开始,行与行间须搭接2～3cm,料束旋转速度,原则上要均匀不宜太慢或太快。

3.2.4喷头与受喷面的角度,一般应垂直于受喷面,但在喷边墙时,宜将喷头略向下俯100左右,使砼束喷射在较厚的砼顶端,可避免料束中的粗骨料直接与受喷面撞击,减少回弹量。

3.2.5一次喷射厚度,主要由喷砼颗粒间的凝聚力和喷层与受喷面间的粘结力而定,厚度太薄会增大回弹率,厚度太大会使砼颗粒间的凝聚力减弱,同时会引起大片坍落或形成喷砼与岩面脱离,形成空隙,一次喷射厚度不宜超过10cm,分层喷射时,后一层喷砼应在前一层喷砼终凝后进行,时间间隔一般为15-20min,若终凝1小时后再进行喷射时,应先用风水清洗喷层表面,喷射混凝土的一次喷射厚度:拱部为60一80mm,边墙为80～100mm.

3.2.6初喷混凝土在开挖后及时进行,复喷应根据掌子面的地质情况和一次爆破药量分层、分时段进行喷射作业,以确保喷射混凝土的支护能力和喷层的设计厚度喷射混凝土终凝后4h内不得进行爆破作业。

3.2.7喷射混凝土的回弹率:喷射砼施工中的回弹率,同喷射砼材料和水灰比,混合物喷射速度,喷头至受喷面的距离与角度及喷射手技术熟练程度等因素有关,而回弹率的高低对喷射砼质量、材料消耗、施工效率等都有重大影响,喷砼的回弹率边墙不应大于15%,拱部不应大于25%。喷射速度(即喷头出

口处的工作风压)是影响喷射砼质量和回弹的重要因素之一。当风压过小,即喷射速度太小时,由于喷射冲击力太小,粗骨料不容易嵌入新鲜砼中,则回弹率增大,也影响喷射强度;当风压过大,即喷射冲击力太大时,回弹率也高,也会使粉尘浓度增大,风、水压力的要求,要根据喷射机械性能要求确定,但总的要求水压较风压至少高O.O5～O.lMpa,风源的风压稳定在0.4～0.65Mpa之间,当风嘴头处的风压才能在0.1～0.25Mpa内,喷射砼回弹率较小,强度较高,粉尘浓度较低。喷头方向,喷头与受喷面的距离都影响着回弹率,在施工中要保持合理的方向和距离。湿喷混凝土施工,采用自动计量拌合站能够控制混凝土的配合比,提高混凝土的品质。在喷射作业中要及时协调好坍落度、风压、喷射距离、角度、速凝剂掺量、喷面状况(初喷、复喷、找平)之间相互影响的关系,则喷射的质量便有保证,

3、养护

为使水泥充分水化,减少和防止收缩裂缝,在喷射砼终凝后2h即开始洒水养护。养护时间和洒水次数,取决于水泥品种和空气湿度,在任何情况下,养护时间不小于14d,气温低于+5℃时不得喷水养护,并形成砼养护记录表。

4、质量标准

4.1、原材料

4.1.1喷射砼采用水泥应符合《铁路砼施工工程验收补充标准》(铁建设[2005]160号)第6.2.1条的规定。

4.1.2喷射砼采用细骨料应符合《铁路砼施工工程验收补充标准》(铁建设【2005】160号)附录D的规定。同一产地、同一品种、同一规格且连续进场的细骨料,每400m3或600t为一批,不足400m3或600t也按一批计。每批抽检一次。

4.1.3喷射砼采用粗骨料应符合《铁路砼施工工程验收补充标准》(铁建设【2005】l60号)附录e的规定。

粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石(豆石),或两者混合物。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16mm,骨料级配宜采用连续级配。

按重量计含泥量应小于1%,泥块含量应小于0.25 %。

4.1.4喷射混凝土掺加外加剂进场时,必须按批对减水率、凝结时间差、抗压强度比进行检验,其质量必须符合现行国家标准《砼外加剂》(GB8076)、《混凝土外加剂应用技术规范》(GB5 0119 )和其它有关环境保护的规定和设计要求。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50t为一批,不足50t也按一批计,每批抽检一次。

4.1.5喷射砼中总碱含量的检验应符合设计要求,设计无要求时,当骨料的碱—硅酸反应砂浆棒膨胀率在0.10%一0.20%时,混凝土的碱含量应满足《铁路砼施工工程验收补充标准》(铁建设【2005】l60号)中表7.4.7的规定;当骨料的砂浆棒膨胀率在0.20%一0.30%时,除了砼的碱含量应满足上表的规定外,尚应在砼中掺加具有明显的抑制效能的矿物掺和料和外加剂,并经试验证明抑制有效,试验方法可采用《铁路砼工程施工质量验收补充标准》(铁建设【2005】l60号)附录H的规定。

4.1.6喷射砼拌合用水水质应符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》(JGJ63)的规定。

5、施工注意事项

5.1喷射顺序

在施工中喷射混凝土应从下部边墙开始,有规律地向拱顶进行左右横向扫喷喷射,在由边墙到拱顶的喷射过程中可以稍微增加一些速凝剂,以使混凝土加快凝结速度。尽量采用多层薄层喷射,而不是由一次性全厚度喷射;初喷层厚度为40mm.

5.2、硬岩和软弱岩石面混凝土喷射

硬岩基底粘结能力不如软弱围岩,在喷射硬岩部位时底层厚度一定要薄,大面积硬岩部位先用喷射混凝土扫底,然后再逐渐增加喷层厚度;软弱岩石部位喷射时,底层喷射可适当增加初喷厚度。

5.3、回弹量的控制

影响喷射混凝土回弹量的因素主要有以下几个方面:供风量,喷嘴对喷射岩面的角度,速凝剂的掺量,喷嘴至喷射岩面的距离,喷射部位等。

5.3.1风量的调整:风量调整可直接控制喷射混凝土流速,喷锚机械人在正常使用时气压表指针在4.5一5bar,为了达到比较平整的喷射面,并尽量减少回弹,在正常风压下,根据喷射混凝土坍落度的变化、混凝土喷射距离的远近和围堰的类型要随时调整风量旋扭,改变供风量大小。坍落度大时风量减小,反之则加大风量;喷射距离远时加大风量,反之减小风量;喷射硬岩时减小风量,反之加大风量。

5.3.2喷射角度的调整:喷嘴对喷射岩面的喷射角度是影响混凝土的最重要因素,应经常保持喷嘴与喷射岩面呈90°直角,在喷射裂隙、挂网钢筋和超、欠挖等不规则岩面部位时要随时调整喷射角度,以保证喷射混凝土更加密实地填充到岩面的隐蔽部位。

5.3.3喷射距离的调整:正常的混凝土喷射距离为1～2m,如果距离太小,将无法形成层状,因为喷射混凝土一触击到岩面就被后续的强大冲击力所吹走；如果距离太大,则因冲击力不足而无法满足喷射混凝土的粘结和密实要求。二者任何之一都将造成回弹量的急剧上升,致使能够喷附至岩面的混凝土很少。相反,如果根据喷嘴处混凝土的流速来调节喷嘴距岩面的合理距离,则回弹量可控制到最小范围,所以如何准确地掌握喷嘴距离是非常重要的。另外,在混凝土坍落度变化情况下,喷射距离也需要进行调整,坍落度较小时,喷射距离取小值；坍落度较大时喷射距离取大值。较小坍落度混凝土的喷射距离为1～1.2米,较大坍落度时的喷射距离可达1.5～2米;同时,在粗喷或毛喷时喷射距离也要尽可能小,面层找平时喷射距离尽可能大,最后喷射层找平时的喷射距离可放大到2-2.5米。

5.3.4外加剂的调整:为了使喷射至岩面的混凝土在短时间内达到锚固、密实的效果,在喷射混凝土时掺入速凝剂,速凝剂的掺入量显示在速凝剂指示表上。在调整外加剂时,第一,根据喷射的不同部位即时调整速凝剂掺入量,第二,根据喷射混凝土坍落度调整速凝剂参量,坍落度小则速凝剂参量调小,坍落度大时,速凝剂参量调大。要注意的是:速凝剂参量过高或过低都会造成喷射混凝土回弹量的增加,速凝剂过少时,混凝土凝结时间过长,强度增长不足,在之后的喷射混凝土会吹掉之前还没有凝结的混凝土造成回弹;反之速凝剂

过多如8～10%以上时,喷射混凝土急剧凝结成坚硬的表面,从而导致更多的骨料回弹,造成喷射混凝土回弹的因素是多方面的,喷射混凝土的界面和部位不同也是造成混凝土回弹的一个因素,如在施工中硬岩面喷射混凝土的回弹量要比软岩面高很多;拱顶部位喷射混凝土的回弹量要比边墙部位的回弹量高得多。

5.4、喷砼厚度控制

喷射混凝土厚度的检查除采用埋钉法外,可在喷射混凝土8h后用钢钎凿孔,若混凝土与围岩的颜色相近不易区别时,可用酚酞试液涂抹孔壁,呈现红色者为混凝土。也可用地质雷达无损检测,要求每一作业循环检查一个断面,每个断面应从拱顶起,每间隔2m布设一个检查点检查喷射砼的厚度,检测结果记入喷锚支护记录。

喷射混凝土的厚度应符合下列要求:

喷射混凝土平均厚度应大于设计厚度。喷射混凝土厚度检查点数的80%及以上大于设计厚度。喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的2/3。