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摘要:以實際工程為例,分析了濕噴技術的優勢,確定了噴射施工的原材料并設定了合理的配合比,在此基礎上對隧道工程施工過程中濕噴混凝土施工技術進行了研究,簡要探討了施工過程中的注意事項,最終取得了良好的施工效果。
1工程概況
風屯隧洞2#支洞進口位于牟定縣風屯鎮,與風屯隧洞主洞交點樁號為6+864.695。2#支洞布置為斜井,斜井傾角22º,支洞全長554.962m,高差196m,支洞斷面尺寸為6.5m×6.0m(寬×高,城門洞型),2#支洞為有軌運輸兼做永久檢修洞;工程配套建設長3.386km的鄧楊村進場道路(其中改擴建1.2km,新建2.186km),路面寬6.0m,泥結碎石路面,挖土方101157m3,挖石方25289m3,填土方32463m3,填石方111m3;本標段包含進場道路跨越河流、排水處設7處1.0m圓管涵共計72.5m;2處1×4m蓋板涵共計40m;在公路跨越紫甸河處設1處1×20m簡支空心板中橋,橋梁全長23.61m;在牟定縣風屯鄉鄧楊村附近龍潭箐右側新建堆渣容積為620000m3的龍潭箐渣場。隧道施工過程中,為充分發揮圍巖的自身承載力,在隧洞開挖后,針對不同的圍巖類別,及時按設計施做錨噴或錨、網噴及鋼拱架初期支護。噴射混凝土采用濕噴技術,噴射料集中拌制,自動計量。嚴禁使用回彈料。噴射混凝土強度合格,支護厚度符合設計要求。
2濕噴技術的優勢
濕噴技術的噴射速度相比于干噴技術更加快速,混凝土的質地更加嚴密,所以,濕噴技術應用更加廣泛。相比于干噴技術制成的混凝土,濕噴技術的混凝具有更嚴密、耐用性持久特點。其主要原因包括以下3點:(1)具有合理的水灰比例。濕噴技術的混凝土用水量主要利用技術工具來進行精確的確定,在操作過程中,水灰比是隨時都可以調整的;然而干噴技術的混凝土用水量主要經過人工來調節閥門,這樣水灰比就屬于不可控的情況或者控制不精確的情況。(2)控制所用速凝劑的量是精確合理的。濕噴技術主要利用計量泵來調整速凝劑的摻加量,然后并在噴嘴附近,利用快速射流使其攪拌均勻;干噴技術主要借助人為的經驗,在填料處利用向上拋撒來調整,所用量不準確并且混合不充分。(3)在塑性混凝土內部,水泥處于漿體狀態,在整個操作過程中,噴嘴處于水霧中的部分會在上面存在極少的水泥顆粒,其他部位沒有粉塵。
3濕噴混凝土技術概述
3.1合理選用施工技術所用原材料
在施工過程中常用到的原材料包括:(1)水泥。主要利用的水泥質地是硅材質,水泥的質量標準要和現行的國家要求保持一致。(2)細骨料。主要質量標準是材料堅硬、配比合理的中砂,細度模數控制在2.5~3.0范圍內,含泥量低于3%。(3)粗骨料:主要質量標準是材料堅硬、配比合理的碎石,粒級的大小5~16mm以內,含泥量≤1%。(4)速凝劑。主要選用液體聚羧酸速凝劑。所用速凝劑應該符合質量要求,即以標準加入量,和水泥漿混合凝固的時間分別是開始凝固在5min以內,最后的凝固時間在10min以內;混凝土抗壓強度比≥0.75%。
3.2設定合理的配合比
應該依據濕噴混凝土技術標準,在對配合比設計時,一定要綜合考慮混凝土的相關特性,即可泵性及混凝土的粘附性。工作人員的前期工作是選出合理的配合比,接著才開始操作具體的噴射試驗。對多次試驗得到的結果進行比較分析,形成合理的配合比如表1所示。
3.3噴射技術具體環節
3.3.1攪拌、裝運混凝土(1)攪拌混凝土主要通過自動計量攪拌站對混凝土進行操作,控制混凝土配料誤差保持在合理范圍內,即水泥、填加劑和水≤1%,砂、石≤3%,攪拌1個回合的時間一定不要低于1min。(2)裝運混凝土主要利用運輸車來完成。
3.3.2濕噴設備的具體應用(1)在開始使用濕噴設備時,首先要送風,接著才可以加料,當混凝土在噴口出現后再加入速凝劑。在操作過程一定要調整合理的風壓。如果風壓比較大,骨料與圍巖相碰時就會發生反彈現象。如果風壓較小,則會出現堵塞現象。在具體操作中,調整合理的風壓主要依據保證少量混凝土發生反彈、圍巖粘附效果好、混凝土表面光滑,風壓通常情況下保持在0.22~0.3MPa范圍內。(2)暫停噴射操作,首先要想使速凝劑計量泵停止工作,就不要繼續加料,把噴射的混凝土和速凝劑都清理掉后,就可以停風停機了。
3.3.3噴射技術的工藝流程(1)在開始噴射混凝土工作的前期,是要確定挖掘斷面凈尺寸,清理垃圾和不必要的石頭,然后開始欠挖工作,主要通過高壓水或高壓風來掃清圍巖。規定噴射混凝土厚度的標準,仔細核查技術設備和風、水、電等配備情況,同時嘗試進入工作狀態。(2)在噴射上料時,要保持連續操作,始終保持機筒里面的料是滿的,在進料口安裝一個孔隙大小合適的篩網,防止不符合孔徑大小的骨料進入設備。(3)噴射位置的先后順序:在隧道里面,首先噴射墻,然后再拱,從上到下,分段噴射,設置3~4m為一段長度,分片寬度設置為2m。如果巖面出現凹洼現象,首先要填平凹洼位置。(4)最合理的噴射長度和角度:噴射距離控制在0.6~1.5m范圍內。噴射角度保持垂直是最合理的。(5)噴射材料的運動方向:旋轉呈現環狀,向水平方向移動,環形的直徑控制在30cm左右。在開始噴射第2行時,起點是在第1行起點的上面。(6)旋轉速度和每次噴射厚度:旋轉一圈的時間控制在1~1.5s,每次噴射厚度以不出現墜落的情況或者符合所要求的標準厚度為宜,可以向前移動。(7)主要通過標樁法來調節噴射厚度,標樁是長度為2mm鐵絲,鐵絲外露長度即為噴層厚度。
3.3.4特殊的施工路段所用的噴射技術(1)圓滑的拱頂噴射,噴射的前期工作是在巖面上輕輕噴一層水泥砂漿,厚度為2cm,合理的增加速凝劑添加量,促進其在2~3min內完全凝固,10min過后,才可以開始噴射工作。(2)滲、滴水的位置噴射,噴射混凝土的正常凝固時間應依據滲水量的多少來規劃,混凝土開始凝固時間和滲水量之間的關系如表2所示。(3)土砂質層噴射,前期工作是按照梅花形,安裝固定樁,間隔50cm,鋼筋作為固定樁,錘子將其錘到土層。(4)第一次噴射厚度是2cm,過程中要逐漸增加風壓,促進粗骨料刻到土層里面,當第一場凝固后,然后隨著固定樁旋轉噴射,厚度符合要求為止。
3.3.5噴射工作過程中的質量控制(1)混監控凝土粘聚度:噴射混凝土核心環節就是粘聚度控制,因為噴射混凝土具有不同之處,所以要掌握好其粘聚度的臨界點,主要使噴射混凝土與巖面保持良好的粘性、減少回彈量,需要混凝土和巖面之間的粘聚度良好,具有合理的凝固時間。則此粘力和凝固時間就是稠度臨界點,即容易滑落的位置,如果越出此范圍,就會發生回彈量增多、噴層出現滑落現象。(2)構建施工團隊:在濕噴施工過程中,應該關注構建施工團隊。要實現濕噴工作,一定要轉變管理理念,針對濕噴技術構建對應的施工團隊和施工模式。利用專業技術人員,定期培訓,獲得正規的上崗證。
3.3.6噴射技術施工過程中的注意事項(1)冬季速凝劑在裝運、存儲、利用環節應該注意防凍,在負的溫度環境中,其會出現凝聚、凍結,此時用80℃水浴就會使其融化,并且其質量保持不變。(2)噴射前要清理危石,噴射工具要放到安全的位置,保證距離噴射部位最近,方便工作人員之間的聯系,時刻控制好風壓。(3)要隨時核查噴射機出料彎頭和管道接頭。
4結語
綜上所述,濕噴作為一種綠色環保、高性能、高效率的混凝土噴射方法,在隧道工程施工過程中得到了廣泛的應用。本文以實際工程為例,對隧道工程濕噴混凝土施工工藝進行了分析和探討,取得了良好的施工效果,值得類似工程借鑒和參考。
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作者:劉宏宇 單位:中鐵十二局集團第二工程有限公司