喷射混凝土施工工艺设计

喷射混凝土施工工艺

1 工艺概述

在隧道钻爆法施工中，喷射混凝土普遍应用于初期支护和临时支护中。施工中，应根据围岩特点、断面大小和使用条件等选择喷射混凝土厚度。

喷射混凝土施工方法有干喷法、潮喷法和湿喷法。干喷法是把水泥、骨料按比例拌匀，进入喷射机后用压缩空气将物料通过喷嘴形成料束，高速推送到受喷工作面上，拌合水经喷头的水环加入；潮喷法是预先在混合料中加适量的水，在进入喷射机时掺入速凝集、补充足量的水，用压缩空气将物料通过软管和喷嘴形成的料束高速推送到受喷工作面上；湿喷法把按配合比加水拌制好的混凝土拌合料喷到受喷面上。湿喷法与干（潮）喷比较有明显的优点：

①干（潮）拌的混凝土质量不易控制，特别是水胶比带有随意性；湿喷的混凝土按生产工艺生产后运至湿喷机进行喷射，其配合比完全处于受控状态，从而保证了喷混凝土的质量。

②干（潮）喷回弹量达40%~50%，而湿喷回弹量为15%左右，所以湿喷的生产效率高。

③潮喷喷嘴旁粉尘为60mg/m3，干喷喷嘴旁粉尘浓度更高，而湿喷喷嘴旁粉尘较潮喷喷嘴旁粉尘小得多。

④干喷机结构简单，体积小，清洗方便，但结合板磨损大；湿喷机构造复杂，体积大，需要动力设备的牵引，结合板磨损小。

客专铁路隧道工程一般要求采用湿喷法喷射混凝土，本工艺仅介绍湿喷法。

2 适用条件

适用于线间距为4.6m的时速250Km客运专线铁路有碴道床一般地区的Ⅱ～Ⅴ级围岩双线山岭隧道的锚喷支护。

3 作业内容

1.施工机械和材料准备；

2.清理基岩表面；

3.拌制喷射混凝土料；

4. 初喷；

5. 复喷。

4 质量标准及检验方法

一、原材料及成品、半成品质量检验

㈠喷射混凝土

1、选用普通硅酸盐水泥；细骨料选用细度模数大于2.5的坚硬耐久洁净的中砂或粗砂，使用时含水率控制在5%～7%；粗骨料选用粒径不大于15mm且采用连续级配、坚硬耐久的碎石；化验合格的拌合用水；外加剂宜采用液体速凝剂，其掺量不宜大于水泥用量的5%，喷射混凝土的初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

2、喷射混凝土的配合比通过室内试验和现场试验选定。应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不小于32.5Mpa，有抗冻抗渗要求时不小于42.5Mpa；胶骨比宜为1:4～1:5，水胶比宜为0.40～0.50，砂率宜为45%～60%；喷射混凝土拌合物坍落度宜为8～13cm。配合比及拌制的均匀性每班检查不少于一次。速凝剂的掺量通过现场试验确定，在保证喷层性能指标的前提下，尽量养活水泥和水的用量。

㈡喷射纤维混凝土中的合成纤维必须满足下列规定

1、合成纤维的品种、规格、性能必须符合设计要求；

2、合成纤维抗拉强度不得小于400Mpa；

3、合成纤维长度和直径允许偏差为设计尺寸的±10%；

4、合成纤维不得有明显妨碍纤维与水泥黏结的杂质，也不得混有妨碍水泥硬化的化学成分。

二、喷射混凝土质量检验标准

1、厚度和表面平整度

①平均厚度大于设计厚度；

②检查点数的80%及以上大于设计厚度；

③最小厚度不小于设计厚度的2/3；

④表面平整度的允许偏差为100mm。

2、强度

①喷射混凝土的早期强度（1d）强度必须符合设计要求；

②喷射混凝土的强度必须符合设计要求。用于检查喷射混凝土强度的试件，应采用大板切割法制取；当不具备切割条件时也可采用边长150mm的立方体无底试模，在其内喷射混凝土制作试件，试件成型的喷射方向应与边墙相同，喷射混凝土标准养护试件的试验龄期为28d。

3、喷射混凝土原材料每盘称量的允许偏差必须符合表1的规定

5 施工准备

①检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转，确保作业区内有良好的通风及照明；

②清除松动岩块和墙脚岩渣、堆积物，并向料斗加水冲洗受喷面（当岩面受水容易潮解、泥化时，只能用高压风清扫）；必须从顶部工作面往下清洁；

③检查开挖断面净空尺寸；

④进行超欠挖处理；

⑤设置控制喷射混凝土厚度的标志；

⑥岩面如有渗漏水必须予妥善处理。

6 施工机械及工艺装备

海南东环客运专线铁路喷射混凝土施工使用的主要机械见表2

表2喷射混凝土施工的主要机械

7 喷射混凝土施工工艺及质量控制流程

隧道内主要的喷射混凝土形式为喷混凝土、喷纤维混凝土、喷耐腐蚀混凝土等。喷射混凝土采用湿喷工艺，具体工序详见“喷射混凝土施工工艺及质量控制流程图”。

8 工艺步序说明

一、喷射混凝土施工

1、前期准备

喷混凝土前处理危石，检查开挖断面净空尺寸，如有欠挖及时处理后再喷；在不良地质地段，设专人随时观察围岩变化情况，当受喷面有涌水、淋水、集中出水点时，先进行引排水处理。施工机具布置在无危石的安全地带。喷射前设置控制喷混凝土厚度的标志。检查水、电、风管路。检查施工机械设备运行情况。

2、湿喷面处理

喷射前用高压水冲洗受喷面，当受喷面遇水易泥化时，用高压风吹净岩面。

3、拌制和运输

喷射混凝土的拌合料应随用随拌。采用自动讲师搅拌站严格按照施工配合比配料，采用强制式搅拌机分次投料，搅拌时间不少于2min，拌合料在运输过程中必须保持混凝土的均匀性，不漏浆、不失水、不分层、不离析。运输及存放时间，当不掺加速凝剂时不得超过2h，掺加速凝剂时不宜超过20min。如喷射前混凝土发生离析或坍落度过低，应进行二次拌制，二次拌制过程中可添加适量减水剂，

严禁加水。

4、喷射作业

①初次喷射混凝土应在开挖后及时进行，喷射混凝土厚度约为50mm。挂钢筋网时，初喷混凝土厚度不小于4cm。在前次喷射混凝土达到初凝后方能喷射下一层混凝土。

②喷射作业分段、分片、分层，由下而上顺序进行，有较大凹洼处，先喷射填平，速凝剂掺量准确，添加均匀。

③嘴与岩面垂直，距受喷面1.5～2.0m，垂直受喷面做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，以保证混凝土喷射密实。开挖后及时初喷，出渣后及时复喷。

④施工中经常检查出料弯头、输料管和管路接头，处理故障时断电、停风，发现堵管时立即停风关机。

5、注意事项

（1）严格执行喷射机操作规程：连续向喷射机供料；保持喷射机工作风压稳定；完成或因故中断喷射作业时，将喷射机和输料管内的积料清除干净。

（2）掌握好风压，减小回弹，喷射混凝土的回弹率控制不大于15%。

（3）喷射混凝土终凝2h后，进行喷水养护，养护时间不少于7d。

（4）喷射混凝土完成时间距下次爆破时间的间隔不得小于4h。

（5）当围岩有出水点时，设置泄水孔，边排水边喷混凝土。同时增加水泥用量，改变配合比，喷混凝土由远而近逐渐向出水点逼近，然后在出水点安设导管，将水引出，再向导管附近喷混凝土。

12-9-8 作业组织

喷射混凝土施工工艺劳动力组织见表3。

表3喷射混凝土施工每班劳动力组织表