喷射混凝土施工技术

喷射混凝土施工技术

一、喷射砼的特点：

1.砼在高速喷射过程中，水泥颗粒受到重复碰撞冲击，喷层受到连续冲实压碎，因此喷射砼层具有致密的组织结构和良好的物理力学性能，特别是它的粘结力大，能通过围岩紧密的粘结，形成独特的支护作用。

2.施工方便，各工序平行流水作业，工序间相互干扰少。 3.喷层较薄，具有一定的柔性特点，允许喷层与围岩共同变形产生一定量的位移，从而达到提高隧道围岩自承拱的目的。

4.隧道掘进开挖后及时喷锚施工，可以尽早控制围岩过度松弛变形的目的。

5.根据量测监控和信息的反馈结果，利用变位分析法原理来有效的采取措施控制围岩的变形，充分发挥了围岩和初期支护的共同作用。

二、喷射砼的基本原理：

隧道开挖后，利用围岩应力与位移地变形曲线特性，及时喷射一层砼来消除岩面不平引起的应力集中现象，达到改变围岩的双向受力状态，从而提高围岩与初期支护紧密粘结在一起的自承拱能力。 三、喷射砼的施工工艺流程：详见《喷射混凝土施工工艺流程图》

先将砂、石过筛，按配合比和水泥一同送入搅拌机内搅拌，然后将料运送到工作地点，装入以压缩空气为动力的喷射机内，再经输料管吹送到喷头处与水泥混合后喷射到岩面上。

1

喷射混凝土施工

图1 喷射砼施工工艺流程图

细骨料 粗骨料 水泥 水 外加剂

速凝剂 搅拌机 喷射机 喷头 受喷面 压缩空气 四、喷射砼施工方法及工艺要点： 1、素喷砼 ⑴待喷面处理：

检查待喷面尺寸、几何形状是否符合设计要求；拆除待喷射面影响喷射作业的障碍物，对不能拆除者加以保护；为保证施工质量和施工作业安全，施工前喷射面进行如下处理：清除浮面和有害的粘着的杂物、木片等；有涌水的地方要做好排水；喷射面吸水性较强时要预先洒水；凡设有加强钢筋或铁丝网时，为了不致反弹，要将钢筋或铁丝网牢固地固定在喷射基层面上。 ⑵喷射砼:

采用泵式喷射机湿式喷射砼，将已加水拌和好的混凝土拌和料压送至喷嘴处，然后在此加入速凝剂，在压缩空气助推下喷出。湿式喷射粉尘少，回弹少，砼质量易保证。

湿式喷射机的工作风压以大于0.5MPa为宜，以利于克服拌和好

2

喷射混凝土施工

的砼在管道内流动的阻力。

水压一般比风压大0.1MPa左右为宜。采用向水箱中通高压压缩空气，以获得稳定水压。

喷头与受喷面的距离以1.5～2.0m较为适宜。喷射时喷头与受喷面保持垂直，若受喷面被钢筋网覆盖时，可将喷头稍加倾斜，但不宜小于70°。如果喷头与受喷面的角度太小时，会形成砼湿料在工作面上的滚动，产生出高低不平的波形喷面，增加回弹量，影响喷射砼的质量。喷射路线应自下而上，呈“S”形运动。

一次喷射厚度太薄，集料易回弹；一次喷射厚度太厚，易出现喷层下坠、流淌，或与岩面之间出现空壳。因此，一次喷射厚度一般不小于集料粒径的两倍，以减少回弹率。

影响一次喷射厚度的主要因素是砼的坍落度、速凝剂的效果及气温。一般8cm左右的坍落度可获得较厚的喷层；能保证砼在2min内凝结的效果较好；作业面的气温以15℃以上为宜。

当喷射砼设计厚度大于一次喷射厚度时，应分层进行喷射。两次喷射的最小时间间隔，在常温(15～20℃)条件下，掺速凝剂或用喷射水泥、双快水泥等速凝水泥时，为15～20min。当间隔时间超过2h，复喷前应喷水湿润。

为使水泥充分水化，减少和防止收缩裂缝，在喷射砼终凝后即开始洒水养护。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7d。 2、喷射钢纤维混凝土

3

喷射混凝土施工

钢纤维长度基本一致，且不含锈蚀和油渍，以及其它杂物，其抗拉强度不小于380MPa，易于均布于砼中，砼骨料粒径要求小于10mm。钢纤维掺量按设计要求掺入，一般每立方米砼掺入30～50kg钢纤维。

搅拌: 搅拌混合料时，采用钢纤维拌料机往混合料中掺入钢纤维，使用强制式搅拌机搅拌。钢纤维在混合料中应分布均匀，不得有成团，否则将物料再次过筛，打散后再投入搅拌。

施喷: 采用湿喷工艺。在喷射砼中，要求喷头距工作面的距离保持在0.6～1.8m，喷头应保持与工作面垂直，并作连续、平稳的小圆周运动。

3、有水地段喷射砼的施工措施

改变配合比，增加水泥用量；先喷干混合料，待其与水隔离后，逐渐加水湿喷，喷射时由远而近，逐渐向涌水点逼近，然后在涌水点处安设导管，将股水引出，再在导管附近喷射；当涌水地点不多时，采用开缝埋置摩擦锚杆进行导水处理后再喷射砼；涌水严重时，可设置泄水孔，边排水边喷射；严格控制喷射机的工作风压；合理选择喷射砼配合比，适当减少最大骨料的数量，使砂石料具有一定的含水率，呈潮湿状；掌握好喷头处的用水量，提高喷射操作熟练程度和技术水平；掺入粉尘抑制剂和采用特殊结构的喷头。 五、喷射砼施工质量要求和标准:

1、喷射砼底原材料应符合设计要求

（1）水泥：不低于425＃普通硅酸盐水泥，受潮过期结块者

4

喷射混凝土施工

均不得使用。

（2）细集料：宜选用细度模数大于2.5mm中粗砂，含水率6％左右。

（3）粗集料：以卵石为好，粒径一般取0.5～10mm之间。 （4）速凝剂：掺量宜在2.5～4.0％之间。

2、喷射砼底配合比一定要满足回弹少，粉尘小，粘附性好，不发生管道堵塞，同砼强度符合设计要求。

3、胶集比，水泥与采料之比，常为1：4～1：4.5。 4、砂率：选用砂率为45％左右。

5、喷射砼密实：表面无裂缝脱落，平整圆顺。

6、有钢筋地段：砼保护层满足设计要求，严禁钢筋外露。 7、回弹率拱部为大于25％，边墙不大于15％。

8、喷射层厚度不上于设计值，其余部分不小于设计值的一半。 9、喷射砼终凝2h后，喷水养护，养护时间不小于14d。 六、机具、设备配置：

1、磅秤：1台 2、砼喷射机：1台 3、搅拌机：1台 4、空气压缩机：1台 5、混凝土运输车：1辆 七、喷射砼工序劳动力组织：

由一个工班负责，人数11人。分工详见《劳动力组织表》（表1）。

5

喷射混凝土施工

表1 劳动力组织表 工 种 班 长 技术员 安全员 上料工 运输司机

人 数 1 1 1 2 1 工 种 喷射手 喷射机司 空压机司 杂 工 人 数 2 1 1 1 八、喷射砼施工中的几个问题：

1、回弹率

回弹率的大小，与喷射作业中的各个施工环节都有关系。影响回弹量的因素很多，主要有以下几种：

（1）受喷面的岩性及平整度：当岩性较软，受喷面较平整时，回弹量就小些。

（2）喷射速度：如果速度过低，因冲击能量不够大，材料压缩不充分，回弹量便增加，反之，速度过高冲击能量过大，回弹量也增大，因此喷射速度保持在50～60米/秒之间比较适宜。

（3）喷射角度：喷射料束偏离垂直位置，回弹量会增加。 （4）喷射距离：一般采用1.0米左右，过大过小都会因冲击能量过大过小使回弹量增加。

6

喷射混凝土施工

（5）喷射部位：由于受重力影响，拱部回弹量比边墙多。 （6）水泥用量：水泥用量增加，会提高灰浆的缓冲作用而降低回弹，但过大降低砼的抗压强度和粉尘。

（7）含砂率：砼中的含砂率达到45％左右为好。

（8）水灰比：水灰比过小，砼呈疏松状态，回弹量加大，反之则减小。

为保证紧贴，防止离膨现象，根本途径是减少回弹量。因此喷射前应清理浮石，冲洗岩石，保证水泥水化充分，从而提高结合面处喷射砼的粘结力。

粉尘问题：干喷法喷射砼时，会产生大量粉尘，危害人体健康，因此宜采取防尘措施：

（1）适当加大骨料含水率，控制在4～6％，粉尘浓度为15毫克/m3以下为宜。

（2）加强通风，采用混合式通风效果最好，风机安放在距工作面5～15米以内效果更为显著。

（3）适当增加拢料管长度，在喷咀水环到出口之间接一段0.5～1.0米长的管子。

（4）改进喷头处进水方式，采用两路进水。 （5）严格控制风压，改进喷射工艺。 预防喷射砼裂缝的产生措施:

（1）喷水养护，使砼经常处于湿润状态。

（2）控制水泥用量和砂石掺量，石子不宜过少，砂子的掺量

7

喷射混凝土施工

不宜过多。

（3）改进操作技术，控制好水灰比及每次喷射的厚度，以提高喷射砼的密实性。

喷射砼剥落：造成喷射砼剥落的原因主要是喷射砼层厚度不够，边墙底脚复碴未清除，以及岩壁冲洗不彻底，据此采取相应措施可以防砼剥落。

九、隧道初期支护检验批质量控制及检验程序

1、喷射混凝土主控项目

喷射混凝土主控项目的原材料（水泥、砂石、速凝剂）按照《铁路隧道施工质量验收标准》（TB10417-2003）第6.2.1～6.2.5条规定分批、分等级进行抽样见证实验，合格后方可用于工程本体。

喷射混凝土的平均厚度大于设计厚度，所检查点数60%以上要符合设计厚度，个别最小厚度不得小于设计厚度的1/2，但不小于3cm。

喷射混凝土强度试件，每一作业循环检验一次，每个循环至少在拱部和边墙各留置一组检验试件。每次抽样检验时，工地试验人员必须通知现场试验监理，进行见证取样检测或平行检验。

2、喷射混凝土一般项目

混凝土的原材料计量、拌制及坍落度应符合设计要求；喷射混凝土时分段、分片依次进行，混凝土表面平顺、无裂缝及掉碴现象。在隧道施工中，喷射砼一般与钢拱架、锚杆、金属网等联合使用作为初期支护，它具有与围岩粘结紧密、支护及时、柔性好等特点，且能

8

喷射混凝土施工

渗入围岩裂隙、封闭岩层、加固结构面及层面，提高围岩强度、整体性，并与围岩共同工作，调整围岩应力，从而加强围岩的自承能力，有效的抑制围岩变形向深处发展，组织坍塌的产生，达到稳定围岩，保证隧道安全的目的。

十、喷射混凝土施工安全措施：

1、应把喷层的异常裂缝作为主要安全检查内容之一，经常进行观察与检查，并作为施工危险信号警惕，尤其是全断面开挖地 拱圈，拱顶不得因为高、难而省略。

2、喷锚地段的危石应及时处理完毕，脚手架、防护栏杆、照明设施应符合安全要求。

3、根据喷射方式（湿喷）、混凝土配合比等条件，采用合适的降尘措施，控制空气中粉尘的含量。对从事喷射作业的人员，定期进行健康检查。

4、进行喷射作业，必须配带防护用具（胶皮手套、防尘口罩、防护面罩、眼镜等）。

5、当采用人工喷射时，应配备辅助喷射支架，防止在发生管路堵塞时因喷嘴剧烈振动而引起的危害。当转移喷射地点时，必须先关闭喷射机，在喷嘴前方不得站人。

9