隧道支护技术6喷射混凝土喷射混凝土既是一种新型的支护结构.DOC

隧道支护技术（二） 6. 喷射混凝土 喷射混凝土既是一种新型的支护结构，又是一种新的施工工艺。它是使用混凝土喷射机，按一定的混合程序，将掺有速凝剂的细石混凝土，喷射到岩壁表面上，并迅速固结成一层支护结构，从而对围岩起到支护作用。 砼工喷射艺流程 施工准备受喷面处理埋设喷层厚度标钉机具到位接通风水电、 试机初喷混凝土作业复喷混凝土作业质量检查 喷混凝土的作用 支撑围岩 “卸载”作用 填平补强围岩 覆盖围岩表面 阻止围岩松动 分配外力 喷混凝土的特点 喷射混凝土具有强度增长快、粘结力强、密度大、抗渗性好的特点。它能较好地填充岩块间的裂隙的凹穴，增加围岩的整体性，防止自由面的风化和松动，并与围岩共同工作。 与普通模筑混凝土相比，喷射混凝土施工将输送、浇注、捣固几道工序合而为一，更不需模板，因而施工快速、简捷。 喷射混凝土能及早发挥承载作用。它能在10min左右终凝，一般2h后即具有强度，8h后可达2MPa，16h后达5MPa,一天后可达7 ~8 MPa，四天达到28d强度的70%左右。 试验表明，喷射混凝土与模筑混凝土相比，密实性和性能稳定性要差。 喷射工艺种类 喷射混凝土的工艺流程有干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。 主要区别是各工艺的投料程序不同，尤其是加水和速凝剂的时机不同。 干喷的缺点是产生的粉尘量大，回弹量大，加水是由喷嘴处的阀门控制的，水灰比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有关。但使用的机械较简单，机械清洗和故障处理容易。 潮喷是将骨料预加少量水，使之呈潮湿状，再加水泥拌和，从而降低上料、拌和和喷射时的粉尘。但大量的水仍是在喷头处加入和喷出的。 湿喷混凝土质量容易控制，喷射过程中的粉尘和回弹量很少。但对喷射机械要求较高，机械清洗和故障处理较麻烦。对于喷层较厚的软岩和渗水隧道，则不易使用湿喷。 混合喷射又称水泥裹砂造壳喷射法，是将一部分砂加第一次水拌湿，再投入全部水泥强制搅拌造壳；然后加第二次水和减水剂拌和成SEC砂浆；将另一部分砂和石、速凝剂强制搅拌均匀。然后分别用砂浆泵和干式喷射机压送到混合管混合后喷出。 由于喷射工艺的不同，喷射混凝土强度不同，干喷和潮喷混凝土强度较低，一般只能达到C20，而混合喷射和湿喷则可达到C30~C35。 喷混凝土设计与施工 设计要点 喷射混凝土设计的最低强度不应低于15MPa，一般设计强度为20MPa，一天龄期抗压强度不应低于5MPa 。对~Ⅲ级围岩，喷射混凝土与岩面的粘结强度不应低于0.8MPa，对级围岩，喷射混凝土与岩面的粘结强度不应低于0.5MPa。 一次喷射混凝土厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，一般分2~3次喷至设计厚度，初喷厚度一般为4~6cm，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。 喷射混凝土中含有较多的大小适中、分布均匀、彼此不串通的气泡，故提高了抗渗性。一般若水灰比不超过0.55时，抗渗性可以达到P8。要求有较高的抗渗性时，水灰比最好不超过0.45~0.50。 采用水泥裹砂喷射工艺时，造壳水灰比与砂子的细度模数关系很大，砂子越细，其表面需水量越大，则需要较大的造壳水灰比。一般在0.15~0.35范围内。 原料 水泥 要求掺入速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增加快、收缩小。一般优先采用425号以上的普通硅酸盐水泥， 砂子（细骨料） 一般采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数一般宜大于2.5。砂的含泥量不大于3％，砂中小于0.075mm的颗粒不应大于20%。 石子（粗骨料） 应采用坚硬耐久的卵石或碎石。石子的最大粒径与混凝土喷射机的输料管直径有关，一般不宜超过管内径的1/3。 水。 水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。不得使用污水、海水、PH值小于4.5的酸性水和含硫酸盐量(按SO42-计算)超过水的重量1%的水。 速凝剂 目的：加速喷射混凝土的凝结、硬化，提高早期强度；减少喷射混凝土的回弹量；防止因重力作用而引起喷射混凝土的流淌或脱落；增大一次喷射厚度，缩短分层喷射的时间间隔。 要求：掺用后，喷射混凝土能快凝早强（初凝时间不应大于5min，终凝时间不应大于10min），收缩变形小，对温度和水灰比变化不敏感，对混凝土后期的物理力学性能无显著不良等，对混凝土和钢筋无腐蚀作用。 配比 干集料中水泥与砂石重量比，一般为1:4~1:4.5，每立方米干集料中，水泥用量约为400kg。 砂率一般为45%~55%。实践证明，低于45%或高于55%时，均易造成堵管，且回弹大，强度降低，收缩加大。 水灰比一般为0.4~0.45。采用水泥裹砂喷射工艺时，还应试验选择最佳造壳水灰比。 速凝剂和其它外加剂的掺量，由试验来确定最佳掺量，并达到各龄期的设计强度要求。 喷射混凝土搅拌时间及搅