简述高海拔地区喷射混凝土施工控制要点

简述高海拔地区喷射混凝土施工控制要
点
【关键词】高海拔、喷射混凝土、配合比设计
一、前言
新建铁路川藏线（雅安至林芝段），全线海拔在4400～3600米之间，高寒
缺氧，交通不便，自然条件恶劣。

地质异常复杂，是我国地壳运动最强烈的地区
之一，线路穿越高烈度地震带和地质断裂带，硬岩岩爆、软岩变形、高低温、高
地应力、冰碛层涌水流坍、风积沙、泥石流、坍塌滑坡、危岩落石等不良地质十
分普遍。

全线隧道约850公里，约占线路长度的84%。

在这特殊的地理环境下，
不仅需要大量的喷射混凝土，且对喷射混凝土质量要求特别高，这条线的宗旨是
建设成精品工程、安全工程、绿色工程、创新工程、廉洁工程。

二、工艺原理
喷射混凝土有“干喷”和“湿喷”两种施工法，为了减少喷射混
凝土的回弹量，降低粉尘污染，现在施工都选取了对工人健康有利、
生产率高且易于控制水胶比的“湿喷法”。

三、原材料的控制要点
1、喷射混凝土用水泥，根据高海拔地区环境，与厂家协商，适当
增大水泥中硅酸三钙掺配比例，水化快、放热量大、早期强度高，水
泥强度等级为P.O42.5普通硅酸盐水泥。

2、喷射混凝土用细骨料细度模数应大于2.5，机制砂中0.075mm
的颗粒含量不大于20%，石粉含量小于等于15%，压碎指标（机制砂）
小于等于25%，如果机制砂过粗，会增加喷射混凝土回弹量，机制砂过细，会使混凝土干缩增大。

其它指标均应满足规范要求。

3、喷射混凝土应选用级配及粒径良好、硬质洁净、强度较高的粗骨料，最大粒径不宜大于16mm.不得采用含有活性二氧化硅的石材做粗骨料，以免发生碱骨料反应。

其它指标均应满足规范要求。

4、喷射混凝土用减水剂各项指标性能在满足规范的情况下，尽可能的选取高效减水剂，减水率大于25%以上、以提高混凝土拌和物品质、提高混凝土早期强度、减少喷射混凝土用水量，降低拌和物的冻结冰点的减水剂。

5、喷射混凝土采用无碱速凝剂，应与水泥有很好的相容性，初凝时间≤5min，终凝时间≤10min，1天强度和28天强度比均应满足规范要求。

四、喷射混凝土配合比设计
1、速凝剂的选取
喷射混凝土配合比设计，不同于普通混凝土的配合比，喷射混凝土干缩比普通混凝土大，在施工过程中，与围岩粘结强度比喷大板粘结强度低很多，通过试验，测得各种速凝剂在5%同等掺量、同环境的情况下，凝结时间和掺速凝剂混凝土强度损失系数如下：
考虑到经济成本、施工进度、技术标准要求，高海拔地区速凝剂与水泥的反应情况，宜选取无碱性速凝剂。

2、确定水胶比、水泥用量、砂率、减水剂、速凝剂及早高强掺和料掺量
根据相关标准技术要求和高海拔特殊地理环境因素，C30混凝土水泥用量为397kg/m3，水胶比0.35，砂率50%，减水剂掺胶材用量的1.0%，速凝剂掺胶材用量的8.0%，早高强掺和料掺胶材用量的21%，用水量每176kg/m3。

五、喷射混凝土生产、施工管理要求
在高海拔地区作业，混凝土生产管理主要是要经历一个漫长的冬期施工，从上年的11月初到第二年的4月中旬，都要按冬期施工管理，每天温差在20℃左右，冬期施工长，早晚温差大，给混凝土生产带来诸多影响。

（一）原材料保管要求
1、为了确保混凝土出机温度满足要求，进入冬期施工时，进
场粗骨料、细骨料，应按待检仓与合格仓分开存储，存放在料场棚内，棚内配备足够的加温设施-地暖及暖风机，每昼夜0点、6点、14点、19点分四次进行棚内温度测试，棚内最低温度≥5℃。

2、外加剂罐采用棉被进行包裹，并放置在有加热设备的暖棚里，
且暖棚内温度≥10℃。

外加剂输送管道采取相应的保温措施，防止上
料时散热降温过快。

3、拌和用水首先采用雨棚遮盖，再用棉被将水箱四周包裹，同时
采用常压热水锅炉给水循环加热，保证在30min内水温能够达到60℃
左右，同时对拌合水输送管道采取相应的保温措施，防止上料时散热
降温过快。

（二）混凝土热工计算
混凝土开盘前，检测拌和楼环境温度，测定各种原材料入机温度，测定拌和用水入机温度，计算混凝土出机温度，通过调整水温的方式，保证混凝土出机温度≥10℃后，方可生产混凝土。

同时在混凝土出机
口测定出机混凝土温度是否与计算相符，测定当时站外大气环境温度，综合运输距离、运输时间，计算混凝土在出站运输过程中的热量损失，以确保混凝土入模温度在10℃～30℃范围内。

（三）混凝土生产及运输管理
1、混凝土搅拌机设置在不低于10℃的暖棚内，每昼夜0点、6点、14点、19点分四次进行棚内温度测试。

2、混凝土开盘前应用热水冲洗搅拌机和鼓筒及叶片，冲洗时间不
得少于5min,搅拌站拌制混凝土时，应严格按配合比通知单进行生产，搅拌时间提高至搅拌时间的1.5倍（180秒）。

3、拌和站试验人员加大对出机混凝土坍落度和混凝土出机温度的
检测频率，每天生产混凝土时或每工作班至少检测两次。

4、拌和混凝土热水用量，储存量至少要能满足一个班混凝土使用
要求。

混凝土生产过程中，随时测试水温，通过热工计算，在满足拌
和要求的情况下，水温最高温度不得超过80℃。

5、对混凝土运输车采用特质帆布进行包裹，防止混
凝土运输过程中散热过快。

混凝土在运输过程中应以2r/min～4r/min 转速转动，送至施工现场时，应高速旋转20s～30s后，方可进行卸料。

（四）混凝土施工管理
1、通过试验，在原材料相同、环境相同、同等掺量的情况下，速
凝剂的温度不同，凝结时间也有相应的变化。

如下表：
通过对速凝剂温度与水泥相容后初凝时间和终凝时间的对比，要
求施工作业队在喷射混凝土施工前，提前把速凝剂移送至离施工点最
近的位置，测试速凝剂温度，尽量将速凝剂加热到40℃，确保喷射混凝土施工现场顺利进行，以达到减少混凝土回弹量的目的。

2、运到施工现场的喷射混凝土，首先进行混凝土入模温度及施工
环境温度测试，确保混凝土入机温度在5～30℃范围内，与岩土介质
表面温差不大于15℃。

同时在现场对混凝土坍落度指标进行检测，保证混凝土工作性能满足施工要求。

2、喷射混凝土机械手喷射时应分段、分层，自下而上、先墙后拱
的方法进行喷射，每段长度不宜大于6m。

喷嘴宜与岩土面应垂直，夹角不得小于70度，喷嘴与岩土面距离控制在0.6m～1.5m之间，喷射
时应呈直径20cm～30cm的螺旋形，一圆压半圆的方法缓慢均匀移动。

一次性喷射厚度应在40mm～60mm，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后1小时内进行，若超过1小时，应先用风水清洗喷射表面。

3、整个喷射混凝土作业环境温度，应不低于5℃，喷射过程中应
检查混凝土回弹率，边墙应不大于10%，拱部应不大于20%。

喷射作
业完成后，及时进行厚度检测，不满足要求的地方及时补喷。

六、总结
在高海拔地区进行喷射混凝土生产，由于气候原因，高原缺氧，
减水剂和速凝剂要与水泥有很好的相容性，因胶凝材料与水化反应较
慢，在确保速凝剂的凝结时间的情况下，喷射混凝土用水泥硅酸三钙含量要尽可能的提高，以提高混凝土早期热量反应，确保混凝土强度及施工技术及规范要求。

【参考文献】：
[1] TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
[2] TB/T3275-2018《铁路混凝土》
[3] TZ204-2008《铁路隧道工程施工技术指南》。