浅谈喷射混凝土的质量控制.pdf

1前言 浅谈喷射混凝土的质量控制 索志明 ( 洋县卡房水库建设局 陕西 洋县 7 2 3 3 0 0 ) 摘要 喷射混凝土在现代工程边坡加固、 洞室开挖衬砌处理 中被广泛应用。它具有投资少， 生产效率 高， 施工简单、 方便且易熟练掌握等特点而深受现代设计、 施工单位的青睐。但如何保证喷射混 凝土的强度， 以及如何防止喷射混凝土喷层间产生裂缝， 甚至局部脱落等质量问题却是施工单 位一直关心的重要话题。 关键词 喷射混凝土； 距离、 角度、 水灰比控制； 喷层厚度及喷层间的处理 中图分类号 ： T V 5 4 4 文献标识码 ： B 喷射混凝土在现代工程施工边坡加固、 洞室衬砌处理中越来越得到广泛的应用。 它 具有投资少 ， 生产效率高 ， 施工简单、 方便 ， 且易熟练掌握等特点 ，因而在现代工程设 计、 施工单位， 喷射混凝土施工技术受到人 们越来越多的青睐和应用。但是 ， 如何保证 喷射混凝土的结构强度， 以及如何防止喷射 混凝土喷层间产生裂缝， 甚至掉皮脱落等质 量问题却是施工单位一直关心的重要话题。 在宁夏沙坡头北干渠延伸段隧洞工程施工 过程 中本人 曾从事 过监理 工作 ， 现就 自己对 该工程高边坡和地下隧洞工程喷射混凝土 施工有关质量控制， 从施工方法和控制要点 上谈 几点 自己的看 法 。 2工程 概 况 宁夏沙坡头北千渠延伸段隧洞工程隧 道总长 4 9 k m， 该工程共 4个标段 ， 隧道轴 线 距地 表 1 3 m一2 7 m， 隧洞 比降为 1 1 0 0 0 。 该 工程隧洞地质岩性 比较复杂 ， 其 中 I、 标 以砂岩为主； 标以砂岩、 泥质砂岩、 砂质泥 岩为主； 1 V 标以泥质砂岩 、 砂质泥岩及泥岩 为主。 工程地下水丰富 ， 呈盐碱性， 工程使用 水泥为高抗硫酸盐水泥。 该工程隧洞衬砌支 护分两步进行 ： 初期支护和二次衬砌 。 其中， 初期支护就采用了喷射混凝土加固施工技 术 。 初期支护是在隧洞开挖成型后进行拱架 支撑 、 网片安 装 ， 然 后进行 混凝 土喷护 ， 起 到 临时、 短期固定围岩 ， 防止围岩脱落下塌的 作 用 。 3喷射混凝土施工质量 的控制 3 1喷射距 离 的控制 混凝土的喷射距离是指 喷枪喷射 口与 受喷面 间的最 佳距离 。 在 喷射混凝 土 的施 工 过程 中 ， 喷射 距离 直接影 响到 喷射混 凝 土的 强度质量。喷射距离太远 ， 喷射到坡面的混 合料不密实，混凝土的内部容易形成空洞 ， 粗细 骨料 分 离严 重 ； 喷 射距 离 太 近 ， 喷射 到 坡面的混合料过于集中， 粗细骨料不能充分 参合均匀， 且粗骨料返弹严重。 因而 ， 在施工 过程中，砼喷射距离不能太近也不能太远， 否则会影响混凝土的喷射效果 ，且距离太 近， 骨料返弹严重， 浪费较大。 只有在施工过 程中，根据所使用的配料和水灰比的不同、 坡面坡度等 ， 经过多次反复地实验 ， 以使喷 灌浆量的2 0 ，初步判断喷射有效范围与灌 浆量不适应，灌浆量远远大于喷灌加固所需 的浆量。针对该施工 问题 ， 笔者依次采用三个 举措尝试性 解决 ： 在保持喷浆量稳定的前提下，适当增 大浆液喷射的压力。 在保持喷射压力稳定的前提下，适当 缩小喷嘴的孔径。 适当加快灌浆旋转的速度。 以上 三个 施工举措 ，均有 效缓解 冒浆 异 常现象。 3 3 2凹穴处理 刚开始施工时，喷射加固所用浆液为纯 水泥浆液 ， 当浆液与土粒搅拌后， 凝固期间有 明显析水现象，使得固结体表面出现收缩所 致 的凹穴 ， 凹穴深度在 0 3 m 1 0 m之间 ， 凹穴 会诱发地基不密贴、 脱空等现象。为防止凹穴 病害 的继续扩大 ， 工程分成 两个步骤施工 。在 成孔后， 进行中压灌浆 ， 所形成的固结体 ， 不 仅含泥量低， 而且强度高， 能够有效保证桩身 的强度， 但前提是严格控制好桩径、 泥土置换 率 、 灌浆量等施 工参数 ， 在水 泥发生收缩 离析 时 ， 予 以及时补浆 。 4结语 ( 1 ) 工 程 高压 喷灌 浆 施工 后 ， 水 闸地 基 得 以明显强化 。施工 效果 显示该 施工 方法 ， 既不损 坏水 闸上部结 构 ， 在现 场施 工面 积 比 较狭窄的位置 ， 也不会影响正常施工 ， 具有 减振 、 防止砂 土液化 、 支撑 护底 、 防止 基础 冲 刷等施工成效 。 ( 2 ) 本工程所用施工技术简便灵活 ， 而且 具有良好耐久性 ， 所选用材料以水泥为主， 在 掺人少 量外加 剂后 ， 即可 达到速凝 、 高强 、 抗 冻、 耐腐等效果， 有利于材料成本的控制。 ( 3 ) 工程施工安全 系数较 高。工程所用 的 高压水泵、 高压泥浆泵等， 都有安全阀门、 自动 停机、 自动泄压装置， 可避免堵孔而造成的爆 炸事故。另外浆液加固桩径范围内， 基本没有 外泄、 振动、 沉陷等公害出现。 参考文献 1 程晓航 珠 三角软土基础上 中型水 闸沉 降变 形 】 水利建设与管理， 2 0 1 2 ， 0 ) ： 6 8 7 0 f 2 朱思 军， 杨 光华， 陈富强等 某水 闸不均 匀沉 降 原 因分析及 处理措 施D 广 东水 利水 电， 2 0 1 3 ， ( 9 ) ： 4 1 4 3 3 邵荣同 水闸地基 处理技 术研 究与应 用卟 中 国水运 ： 下半月， 2 0 1 3 ， ( 6 ) ： 3 3 5 - 3 3 6 f 4 】 常虹 基于A B A Q US 采动区水闸结构有限 元分析卟魅力中国， 2 0 1 3 ， ( 2 6 ) ： 2 5 8 5 周灿华， 樊旭， 蔡平 大型水闸连续反拱底板 加 固技术研究 冲 国水利， 2 0 1 2 ， ( 1 2 ) ： 1 8 2 0 ( 责任 编辑 ： 黄灵 芝 ) 射到坡面 的混合料和水充分拌和均匀 ， 达到混凝土回弹率最小和强度最高来确 定喷 射混凝 土的最 佳喷射 距离 。 在实际施工过程中， 喷射手需沿坡面 做 上下 或左 右不 停 的走 动 ，且 在不 同 的 坡面喷射手的操作角度会不相同，混凝 土 的喷 射距 离会 随 时发 生 变化 。经 验证 明 ， 昆凝 土 的喷 射 距离 一 般 控 制 在 O 8 m1 2 m范 围 内较 为合 适 。宁 夏沙 坡 头 北 干渠延 伸段 隧 洞工 程 洞 口边坡 支 护 喷射距离 1 O m一1 1 m，洞内初期支护喷 射 距离 l m左 右 。 3 2喷射角的控制 混凝土的喷射角 ， 即混凝土喷射方向 与受喷面间的夹角。在喷射混凝土的施 工过程中，混凝土的喷射角原则上要求 垂直 于坡 面且 稍 微 向刚 喷射 过 的部 位倾 斜 1 0 。左右。由于某些部位会受脚手架 或其他障碍物的影响，混凝土的喷射角 也会随障碍物稍有改变 ，但混凝土喷射 角不能超出一定的角度范围。具体而言 ， 当 混 凝 土 的 喷射 线 偏 离 坡 面 法 线 较 大 时 ，喷射 出的砼混合料部分原材料就无 法喷射吹打到坡面上 ，混合料中的粗细 骨料不能很好地黏结在一起 ，粗骨料返 弹滚落严重 ， 混凝土回弹率增大。这样 ， 既造成了砼混合料材料的浪费 ，又使砼 配合比不能有效去执行 ，进而保证不了 混凝土的喷射强度。由此看来， 控制混凝 土的喷射角在喷射混凝土施工中具有十 分重要的作用。 在宁夏沙坡头隧洞工程施工中， 洞内 外及 高边坡支护喷射混凝 土施工的喷射 角基本控制在 6 5 。 9 O 。范围以内。实 践证明， 这个角度范围比较经济合理。 3 3 水灰比的控制 水 灰 比的大 小 对喷 射混 凝 土 的强 度 尤 为重要 。水 灰 比过大 ， 混凝 土喷 料易 滑 移、 脱落， 凝结后表面容易起皱、 拉毛； 水 灰 比太小 ， 喷料粉尘多 ， 骨料 回弹率高 ， 混合料黏结性差， 易自动脱落 。 由于喷射 混凝土的用水量不能准确计算 ，往往在 施工中砼用水量的大小主要 由喷射手凭 经 验现 场确 定 ，因 而喷 射手 的 喷射 经 验 在喷射混凝土 的施工中是非常重要的。 在干式喷射混凝土施工中， 由于砂石料 、 水及水泥属于现场参合搅拌 ，有经验的 喷射手常常凭 自己的感觉 ，随时观察喷 射 到坡 面的混合料与 水的拌和黏结 情 况 ， 根据拌和料颜色灰暗度 、 黏结程度随 时 调 整喷 枪供 水量 的 大小 ，以便使 混 凝 土的和易性达到 目标要求 ，从而保证混 凝土的喷射质量。通过长期喷射的经验 证 明，混合料的水灰 比应控制在 0 4 0 5之间为宜。另外 ， 骨料在使用前 8 小 时宜洒水使之充分湿润 ，以促进骨料与 水泥的充分黏合 ，骨料含水率 以 5 7 为 宜 。 宁夏沙坡头隧洞工程 I、 标因以砂 岩为主 ， 且渗水量较大， 施工时喷射混凝 土水灰比相对较小，施工配合比强度相 对较高 ； I V 标以泥质砂岩 、 砂质泥岩及泥 岩为主 ， 喷射混凝土水灰 比相对较大 ， 施 工配合 比强度相对较低。 3 4混凝土的喷射厚度 混凝 土 一次 喷 射厚 度 主要 与 喷射 混 凝土与受喷面之问的粘结力和受喷部位 有关。每次喷射厚度太薄 ， 骨料易回弹； 每次喷射厚度太厚易 出现喷层下坠 ， 流 淌， 或与受喷面间出现空壳。经验证明： 加 速凝剂混凝土 ，每次喷射 厚度拱部 5 0 m m7 0 m m， 边墙 7 0 ra ml O O m m； 不加 速 凝 剂 混 凝 土 ，每 次 喷射 厚 度 拱 部 3 0 ra m5 0 mm， 边 墙 6 0 m m 7 0 ram。 3 5混凝土喷层的时间间隔及喷层 间的 处 理 混凝土分层喷射一般分 2 3 层。分 层 喷射合理 的时间间隔应根 据水泥 品 种、 速凝剂种类及参量、 施工温度和水灰 比大小等因素 ，并结合混凝土终凝情况 而定。在常温下 ， 采用红星一型速凝剂， 可在 5 m i nl O m i n 进行下一次喷射； 常用 碳酸钠速凝剂 ， 最少要在 3 0 ra i n之后才能 进 行下 一次喷 射 。 在喷射混凝土施工过程中， 因故中断 喷射作业， 施工过程时有发生。而对于喷 射作业停歇时间过长或混凝土表面已终 凝的施工接缝我们该怎样处理呢?笔者 认为 ， 可采用高压水冲洗 ， 并用同标号或 大标号的砂浆进行喷护处理以继续混凝 土的喷射施工 。重要部位或防渗要求较 高的部位 ， 可在采取人工凿毛 ， 高压水 冲 洗及大标号砂浆喷护处理后再继续喷射 施工 。对 于喷层 混凝 土未终凝 的停 歇 ， 在 下一次喷射时，可用同标号或大标号的 砂浆进 行 喷护 处理 再 进 行混 凝土 喷射 施 工；对于喷层混凝土已终凝而进行下一 次喷射时，可采用高压水将喷层混凝土 表面的乳膜 、 浮尘等杂物冲洗干净， 然后 再进行混凝土的喷射施工。这样， 既可以 解决混凝土喷层之间的裂缝 、掉块脱落 现象 ， 又能保证混凝土的结构整体性。 4优越性及局 限性 喷射混凝土在现代工程边坡加 固、 洞 室 衬砌 处理 中被 广 泛应 用 。它 具有 生 产 效率高 ， 施工简单、 方便 ， 且 易熟练掌握 等特点。但 由于喷射混凝土一次喷层一 般都较薄( 边墙不超过 1 0 c m， 拱顶不超 过 7 e ra) ， 故其 只能用 于l临时支护 ， 起 到临 时、 短期固定围岩 ， 防止围岩脱落下塌的 作用。对于结构要求较高的大体积混凝 土， 一般还是使用模板 ， 钢模台车加固浇 筑施工较好。 另外 ，喷射混凝土施工配合 比不易 确定， 施工中往往骨料反弹严重 ， 材料损 耗 浪费较 大 。高边坡 及坡 度太 大 的边墙 、 隧道开挖施工喷射时往往需要锚杆及钢 筋网片联合支护 以确保围岩稳定和施工 安 全 。 5应注意的问题 喷射混凝土由于本身用水量较小， 为 了保证混凝土在规定时间内达到设计要 求 ， 确保混凝土的强度和耐久性 ， 防止混 凝土产生裂缝和脱落，在每次喷射施工 后应尽早进行洒水养护。通常 ， 混凝土喷 射完毕后 1 2 h应覆盖、 洒水养护。普通硅 酸盐水泥拌制的混凝土，养护时间不得 少于 7 d ， 对掺用速凝剂、 矿物掺合料等有 抗 渗性要 求的混 凝土 ， 不得少 于 1 4 d 。 6结 语 喷射混凝土施工简单 、 方便 ， 易于熟 练 掌握 ，是现 代工 程设 计 与施 工 发展 的 方 向。通 过宁 夏沙 坡头 北 干渠 延伸 段 隧 洞工程施工的应用来看 ，它确实为工程 的开 挖 支 护 巩 固 围岩 稳 定创 造 了条 件 ， 为工程二次衬砌缓和了时间，为洞 内作 业 人员 创造 了安 全 环境 。通过 该工 程施 工本人虽然总结了一些施工经验 ，但它 的技术研究和设备改进还有待于我们继 续去探索。陕西水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) ( ( ( J a C