初期支护喷射混凝土方案

喷射混凝土支护施工方案
一、工程概况
梅关隧道全长2375m，施工里程GK55+405～GK57+780，为保证施工过程中的安全性，设计采用C20喷射砼对其进行支护。

具体工程数量见表1.1。

喷射混凝土工程数量统计表
二、工艺原理及设计要求
1、工艺原理
为了能够立即封闭新开挖暴露出的岩石，使之有较高的强度，洞身采用喷射混凝土支护，喷敷在岩石表面的混凝土具有与岩石固结并加固表面的性能，它可将单个松散岩块胶结在一起，填充岩石的裂隙和凹陷，从而减少隧道周边应力集中，喷射混凝土层与所支护的岩面共同承受着压力或由局部荷载引起的剪应力，因此可以改善围岩条件。

2、设计要求
1)混凝土强度：C20喷射混凝土。

2)不同喷射混凝土类型设计统计见表1.2。

喷射混凝土支护设计数据统计表
三、施工机械
喷射混凝土主要机械有：喷射机、空压机、搅拌机。

四、喷射砼前的准备工作
喷射混凝土前，应对受喷岩面进行处理。

喷射作业应连续进行，具体要求如下：
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。

2、根据设计要求此段挂设钢筋网，用锚钉将其固定，使其密贴受喷面，以提高喷混凝土的附着力。

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。

4、检查机具设备和风、水、电等管路线路，并试运转。

1)检查空压机工作风压和耗风量是否满足要求；
2)检查输料管是否完好；
3)检查作业区内是否具有良好通风和照明条件；
4)检查速凝剂的泵送及计量装置性能是否完好。

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

五、施工工艺
所有喷射砼均在集中拌和站统一搅拌。

采用2辆5m3的轮式砼运输车运输入喷射机，人工进行放料管理。

1、干喷施工工艺流
干喷工艺流程图如下：
干喷工艺流程图
砼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），以免高压砼拌和物堵塞速凝剂喷射孔。

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1.5～2.0m 较为适宜。

喷射作业应分段分片依次进行，喷射顺序均应先墙后拱，自下而上，如岩面凹凸不平时，应先喷凹处找平，然后向上喷射。

喷射路线呈小螺旋形绕圈运动，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，喷射区段划分和喷头活动顺序如图5.1和图5.2所示：
5 3
4
9
7 3
4 8 10
6 拱脚线
拱顶中心 1.5~2.0m 1.5~2.0m
1.5m
1.5m
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10°左右，使料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。

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，厚度太厚会使砼颗粒间的凝聚力减弱，引起大片坍落或形成喷砼与岩面脱离，形成空隙。

因此,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，应先用清水清洗喷层表面。

喷射混凝土的一次喷射厚度：拱部为6～10cm ，边墙为8～15cm 。

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3h 内不得进行爆破作业。

图5.1 喷射区段划分图
图5.2
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、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，也会影响喷射强度；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0.05～0.1Mpa，风源的风压稳定在0.4～0.65Mpa之间，当风嘴头处的风压在0.1～0.25Mpa以内时，才能保证喷射砼回弹率较小，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。

2、施工技术要点
和其它普通喷锚机一样，喷射混凝土也具有其特殊性，它表现在喷头操作与岩面喷层如何形成，这对喷射手提出了较高的要求，要求喷射手要领会和掌握其规律，提高其操作熟练程度，达到专业水平。

喷锚操作的基本原则是：先粗喷、后找平，先点喷、后面喷，多层喷涂，循环喷射，底层混凝土采用大排量粗喷，外层混凝土采取小排量细喷，直至喷射面光滑平整，达到最大限度地将混凝土拌和料,以最小的回弹量喷附于岩面,以形成一个压紧、致密、固化的粘结层的目的。

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，而不是一次性全厚度喷射，初喷层厚度为4cm。

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。

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。

(1)风量的调整：风量调整可直接控制喷射混凝土流速，喷锚机械手在正常使用时气压表指针在4.5～5bar。

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岩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。

(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°角。

喷射裂隙、挂钢筋网和超、欠挖等不规则岩面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。

(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1～1.2m，较大坍落度时的喷射距离可达1.5～2 m；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2～2.5m。

(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及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，坍落度小则速凝剂掺量调小，坍落度大时，速凝剂掺量调大。

要注意的是：速凝剂掺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。

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。

4、喷砼厚度控制
喷射混凝土厚度的检查除采用埋设钢筋头外，也可在喷射混凝土8h后用钢钎凿孔，如果厚度不够及时补喷。

喷射混凝土的厚度应符合下列要求：
a.喷射混凝土平均厚度应大于设计厚度。

b.喷射混凝土厚度检查点数的60％大于设计厚度。

c.喷射混凝土最小厚度不小于设计厚度的1/2，且大于5cm。

六、施工安全保证措施
1、喷射之前认真检查作业段的围岩状况，加强施工区的照明、通风和防尘
措施。

2、高压作业机械均应安设压力表、安全阀。

使用前进行耐压试验，合格后方可使用。

3、喷射和处理堵管过程中，严禁喷嘴对人，以免射伤人员。

经常检查管路是否有击穿可能，及时处理。

4、喷射作业人员均配戴防尘口罩。

操作喷枪头的人员应配戴护眼罩、雨衣、长筒乳胶手套。

七、工期保证措施
1、物资供应提前准备，洞身支护喷砼所用的各种材料已经全部到位。

2、加强施工机械和设备的保养与检修，为施工的顺利进行提供有力保障。

3、现场管理人员做好工地的组织协调工作，保证施工的有序进行。

现场管理及施工人员表
承包单位：中铁十二局集团有限公司合同段：梅关隧道监理单位：北京华宏工程咨询有限公司编号：
承包单位：中铁十二局集团有限公司合同段：梅关隧道。