喷射混凝土之欧阳主创编.docx

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喷射混凝土之欧阳主创编

6喷射混凝土

时间：

2021.02.17

创作：

欧阳主

6.1一般规定

6.1.1喷射混凝土适用于隧道、洞室、边坡和基坑等工程的面层支护。

6.1.2喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；用于大型洞室及特殊条件下的工程支护时，其设计强度等级宜不低于C25。

6.1.3开挖后呈现明显塑性流变或高应力易发生岩爆的岩体中的隧洞、受采动影响、高速水流冲刷或矿石冲击磨损的隧洞和竖井，宜采用喷射钢纤维混凝土支护。

6.1.4大断面隧道及大型洞室喷射混凝土支护，宜采用湿拌喷射法施工；基坑、边坡喷射混凝土支护，宜采用干拌喷射法施工；矿山井巷及小断面隧洞喷射混凝土支护，宜采用半湿拌喷射法施工。

6.2原材料

6.2.1水泥：

应符合第4.4.7条规定的要求。

6.2.2骨料应符合下列要求：

1粗骨料应选用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不宜大于15mm；当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。

2细骨料应选用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数不宜大于2.5。

干拌法喷射时，骨料的含水率应保持恒定并不小于6%。

3喷射混凝土骨料级配宜控制在表6.2.2数据范围内。

表6.2.2喷射混凝土骨料通过各筛经的累计质量百分率（％）

骨料粒径（mm）

项目

0.15

0.30

0.60

1.20

2.50

5.00

10.00

15.00

优

5~7

10~15

17~22

23~31

35~43

50~60

73~82

100

良

4~8

5~22

13~31

18~41

26~54

40~70

62~90

100

6.2.3拌合水应符合第4.4.8条规定的要求。

6.2.4喷射混凝土速凝剂应符合下列要求：

1掺加正常用量速凝剂的水泥净浆初凝不应大于3min，终凝不应大于12min；

2加速凝剂的喷射混凝土试件，28d强度应不低于不加速凝剂强度的90%；

3宜用无碱或低碱型速凝剂。

6.2.5喷射混凝土中的矿物掺合料，应符合以下规定：

1粉煤灰的品质应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的有关规定。

粉煤灰的级别不应低于Ⅱ级，烧失量不应大于5%。

2硅粉的品质应符合表6.2.5的要求。

表6.2.5硅粉质量控制指标要求

项目

指标

比表面积（m3/kg）

≥15000

二氧化硅含量（%）

≥85

3粒化高炉矿渣粉的品质应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉》GB/T18046的有关规定。

6.2.6纤维：

喷射混凝土用钢纤维及合成纤维应符合以下规定：

1钢纤维

钢纤维的抗拉强度应不低于1000N/mm2，直径宜为0.40~0.80mm，长度宜为25~35mm，并不得大于混合料输送管内径的0.7倍，长径比为35~80。

2合成纤维

合成纤维的抗拉强度不应低于280N/mm2，直径宜为10~100μm，长度宜为4~25mm。

6.2.7喷射混凝土中各类材料的总碱量（Na2O当量）不得大于3kg/m3；氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.1%。

6.3设计

6.3.1喷射混凝土1d龄期的抗压强度应不低于5.0MPa；28d龄期的抗压强度应不低于20MPa。

6.3.2不同强度等级的喷射混凝土的设计强度应按表6.3.2采用。

表6.3.2喷射混凝土的强度设计值（N/mm2）

喷射混凝土

强度等级

强度种类

C20

C25

C30

C35

C40

轴心抗压fc

9.6

11.9

14.3

16.7

19.1

轴心抗拉

1.1

1.27

1.43

1.57

1.71

6.3.3喷射混凝土与岩石或混凝土基底间的最小粘结强度应符合表6.3.3规定。

粘结强度的试验方法应符合附录L的规定。

表6.3.3喷射混凝土与基底的最小粘结强度

粘结类型

与岩石的最小粘结强度（MPa）

与混凝土的最小粘结强度（MPa）

结构作用型

0.8

1.0

防护作用型

0.2

0.5

注：

表中粘结强度系三个试件龄期28d的平均值，其中粘结强度较低的不得低于表中要求值的75%。

6.3.4喷射混凝土的体积密度可取2200~2300kg/m3，弹性模量可按表6.3.4采用。

表6.3.4喷射混凝土的弹性模量

喷射混凝土强度等级

弹性模量（MPa）

C20

2.3×104

C25

2.6×104

C30

2.8×104

C35

3.0×104

C40

3.15×104

6.3.5喷射钢纤维混凝土或喷射混凝土用于含有大范围粘土的剪切带、高塑性流变或高应力岩层时，其抗弯强度应不小于表6.3.5的规定。

表6.3.5喷射混凝土的最小抗弯强度（MPa）

抗压强度等级

C30

C35

C40

抗弯强度

3.8

4.2

4.4

6.3.6处于大变形隧洞中的喷锚支护工程，宜采用具有高韧性的喷射钢纤维混凝土。

不同韧性等级的喷射钢纤维混凝土各韧性等级的残余抗弯强度应不小于表6.3.6的规定值。

表6.3.6不同韧性等级的喷射钢纤维混凝土的残余抗弯强度

变形等级

梁的挠度（mm）

残余抗弯强度（MPa）

韧性等级1

韧性等级2

韧性等级3

韧性等级4

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

低

1

1.3

2.3

3.3

4.3

普通

2

1.0

2.1

3.0

4.0

高

4

0.5

1.5

2.5

3.5

6.3.7喷射混凝土的抗渗等级不应小于P8，当设计有特殊要求时，可通过调整材料的配合比，或掺加外加剂、掺合料配制出高于P8的喷射混凝土。

6.3.8处于受冻融侵蚀的永久性喷射混凝土工程，喷射混凝土的抗冻融循环能力应不小于250次。

6.3.9处于侵蚀性介质中的永久性喷射混凝土工程，应采用由耐侵蚀水泥配制的喷射混凝土。

6.3.10喷射混凝土支护的设计厚度，最小不应低于50mm。

含水岩层中的喷射混凝土支护设计厚度最小不应低于80mm。

6.3.11钢筋网喷射混凝土支护设计厚度不应小于80mm，且不宜大于250mm。

钢筋网设计应遵守下列规定：

1钢筋网材料宜采用HPB235或HRB335钢筋，钢筋直径宜为6~12mm；

2钢筋间距宜为150~300mm；

3钢筋保护层厚度不应小于20mm。

6.3.12下列情况下的隧洞工程，宜采用钢架喷射混凝土支护：

1围岩自稳时间很短，在喷射混凝土或锚杆的支护作用发挥以前就要求工作面稳定时；

2Ⅳ、Ⅴ类围岩中的大断面隧洞及高挤压、大流变岩体中的隧洞工程；

3土质隧洞。

6.3.13钢架喷射混凝土支护的设计应遵守下列规定：

1刚性钢架可用型钢拱架或由钢筋焊接成的格栅拱架；

2可缩性钢架宜选用U型钢钢架，采用可缩性钢架时喷射混凝土层应在可缩性节点处设置伸缩缝；

3钢架间距一般不大于1.20m，钢架之间应设置纵向钢拉杆钢架的立柱，埋入地坪下的深度不应小于250mm；

4覆盖钢架的喷射混凝土保护层厚度不应小于40mm。

6.3.14喷射混凝土用于边坡等工程时，应设置伸缩缝，伸缩缝宽20mm，间距不宜大于30m。

6.4施工

（Ⅰ）施工设备

6.4.1干拌法喷射混凝土机的性能应符合下列要求:

1密封性能良好，输料连续均匀；

2生产能力（混合料）为3~5m3/h，允许输送的骨料最大粒径为20mm；

3输送距离（混合料）水平不小于100m垂直不小于30m。

6.4.2湿拌法喷射混凝土机的性能应符合下列要求:

1密封性能良好输料连续均匀；

2生产率大于5m3/h，允许骨料最大粒径为15mm；

3混凝土输料距离水平不小于30m，垂直不小于20m；

4机旁粉尘小于10mg/m3。

6.4.3干拌法喷射混凝土用空气压缩机的供风量应不小于9m3/min；泵送型湿拌喷射混凝土用空气压缩机的供风量应不小于4m3/min。

6.4.4输料管应能承受0.8MPa以上的压力，并应有良好的耐磨性能。

6.4.5干拌法喷射混凝土施工供水设施应满足喷头处的水压不小于0.15MPa。

（Ⅱ）混合料

6.4.6混合料配合比设计应遵守以下规定：

1胶凝材料（水泥、粉煤灰、矿渣粉、硅粉等）总量宜不小于400kg/m3；

2水泥用量不宜小于300kg/m3；

3矿物外掺量总量不宜大于胶凝材料总量的40%；

4水胶比不宜大于0.45（干拌法混合）和0.5（湿拌法混合），用于有侵蚀介质的地层时，水胶比不得大于0.45；

5胶凝材料与骨料比宜为1:

4.0~1:

4.5；

6砂率宜为50%~60%；

7须掺加抗拉强度为1000MPa钢纤维的混合料，钢纤维的重量宜不小于30g/m3；

8须掺加硅粉的混合料，硅粉的掺量宜为硅酸盐水泥重量的8%~12%。

6.4.7钢纤维喷射混凝土的混合料应符合下列规定：

1钢纤维不得有明显的锈蚀和油渍及其他妨碍钢纤维与水泥粘结的杂质，钢纤维内含有粘连片铁屑及杂质的总重量不应超过钢纤维重量的1%；

2水泥标号不宜低于42.5，骨料粒径不宜大于10mm；

3钢纤维在混合料中应分布均匀，不得成团。

6.4.8原材料按重量计称量的允许偏差应符合表6.4.8。

表6.4.8原材料的允许偏差

名称

允许偏差

胶凝材料、外加剂、钢纤维

2%（重量）

骨料

3%（重量）

钢纤维长度

5%（纤维长度）

6.4.9混合料应采用机械搅拌，搅拌时间不得少于120s，并必须保证所采用的材料拌和均匀；湿拌混合料的搅拌宜在工厂或现场的专门混凝土搅拌站完成。

（Ⅲ）喷射作业

6.4.10喷射作业现场应做好下列准备工作:

1拆除作业面障碍物，清除开挖面的浮石、泥浆、回弹物及岩渣堆积物；

2埋设控制喷射混凝土厚度的标志（厚度控制钉、喷射线）；

3喷射机司机与喷射手不能直接联系时应配备联络装置；

4作业区应有良好的通风和足够的照明装置；

5喷射作业前应对机械设备、风水管路、输料管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。

6.4.11受喷面有滴水淋水时喷射前应按下列方法做好治水工作:

1有明显出水点时可埋设导管排水；

2导水效果不好的含水岩层可设盲沟排水；

3竖井淋帮水可设截水圈排水；

4采用湿拌法喷射时宜备有液态速凝剂并应检查速凝剂的泵送及计量装置性能。

6.4.12喷射作业应遵守下列规定:

1喷射作业应分段分片进行，喷射顺序应由上而下；

2对受喷岩面应用压力水预先湿润，对遇水易潮解的岩层可用压风清除岩面的松石、浮渣和尘埃；

3在大面积喷射作业前应先对岩面上出露的空洞、凹穴和较宽的张开裂隙进行喷射混凝土充填；

4喷嘴指向与受喷面应保持90°夹角；

5喷嘴与受喷面的距离宜不大于1.5m；

6素喷混凝土一次喷射厚度应符合表6.4.12的规定。

表6.4.12素喷混凝土一次喷射厚度（mm）

喷射方法

部位

掺速凝剂

不掺速凝剂

干拌法

边墙

70~100

50~70

拱部

50~60

30~40

湿拌法

边墙

80~150

-

拱部

60~100

-

7分层喷射时，后层喷射应在前层混凝土终凝后进行，若终凝1h后进行喷射，则应先用风水清洗喷层表面；

8喷射作业紧跟开挖工作面时，下一循环放炮作业应在混凝土终凝3h后进行。

6.4.13施工永久性喷射混凝土面层的环境条件应符合以下要求：

1在强风条件下不宜进行喷射作业，或必须采取防护措施；

2喷射作业宜避开炎热天气，适宜于喷射作业的环境温度及喷射混凝土表面蒸发量应符合表6.4.13的要求。

表6.4.13环境温度与喷层表面蒸发量

项目

容许范围

环境温度

5~35oC

混合料温度

10~30oC

喷层表面蒸发量

<1.0kg/m2·h

6.4.14在炎热条件下，从混合料拌制到喷射的最长时间应符合以下要求：

1当环境温度超过30oC时为60min；

2当环境温度超过35oC时为45min。

6.4.15在喷射过程中，应及时对分层、蜂窝、疏松、空隙或砂囊等缺陷作出铲除和修复处理。

6.4.16喷射混凝土养护应遵守下列规定：

1宜采用喷水养护，也可采用薄膜覆盖养护；喷水养护应在喷射混凝土完成后立即进行，养护时间不少于5d；

2气温低于+5℃时不得喷水养护。

6.4.17喷射混凝土冬期施工应遵守下列规定：

1喷射作业区的气温不应低于+5℃；

2混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃；

3喷射混凝土强度在下列数值时不得受冻：

1）普通硅酸盐水泥配制的喷射混凝土低于设计强度的30%时；

2）矿渣水泥配制的喷射混凝土低于设计强度的40%时。

4不得在冻结面上喷射混凝土，也不宜在底层温度低于+2℃时喷射混凝土；

5喷射混凝土冬期施工的防寒保护可用毯子或在封闭的帐篷内加温等措施。

6.4.18钢筋网喷射混凝土中的施工应遵守下列规定：

1钢筋使用前应清除污锈；

2钢筋网宜在受喷面喷射一层混凝土后铺设，钢筋与壁面的间隙宜为30mm；

3采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设；

4钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不得晃动；

5喷射时应适当减小喷头与受喷面的距离，防止钢筋背面产生空隙；

6及时清除脱落在钢筋网上的疏松混凝土。

6.4.19钢架喷射混凝土施工应遵守下列规定：

1安装前应检查钢架制作质量是否符合设计要求；

2钢架安装允许偏差横向和垂直向均为50mm，垂直度偏差为2o。

3钢架立柱埋入底板深度应符合设计要求，并不得置于浮渣上；

4钢架与壁面之间必须揳紧，相邻钢架之间应连接牢靠；

5钢架与壁面之间的间隙必须用喷射混凝土充填密实；

6喷射顺序应先喷射钢架与壁面之间的混凝土，后喷射钢架之间的混凝土；

7除可缩性钢架的可缩节点部位外，钢架应被喷射混凝土覆盖。

6.5喷射混凝土质量控制与检验

6.5.1原材料与混合料的质量控制应遵守下列规定：

1每批材料到达工地后应进行质量检查合格后方可使用；

2喷射混凝土混合料的配合比以及拌和的均匀性，每工作班检查次数不得少于两次，条件变化时应及时检查。

6.5.2喷射混凝土厚度的检查应遵守下列规定：

1控制喷层厚度应预埋厚度控制钉、喷射线；永久性喷射混凝土厚度应采用钻孔法检查；

2用钻孔法检查喷层厚度为每80~100m2检查一个点，对隧洞拱部则为每50~80m2检查一个点；

3喷层合格条件：

用钻孔法检查的所有点中应有60%的喷层厚度不小于设计厚度，最小值不应小于设计厚度的60%，检查孔处喷层厚度的平均值不应小于设计厚度。

6.5.3喷射混凝土应进行抗压强度和粘结强度试验，必要时，尚应进行抗弯强度、残余抗弯强度（韧性）、抗冻性和抗渗性试验。

喷射混凝土抗压强度和粘结强度试验的试件数量、试验方法及合格标准应遵守本规范第13.2节及附录K、L的有关规定。

6.5.4喷射混凝土层的厚度、抗压强度、粘结强度、表面平整度和表面质量应符合本规范表15.2.4的规定。

6.6施工安全与粉尘控制

6.6.1喷射混凝土的施工安全应符合以下要求：

1施工前应认真检查和处理作业区的危石，施工机具应布置在安全地带；

2喷射混凝土施工用的工作台架应牢固可靠并应设置安全栏杆；

3施工中应定期检查电源线路和设备的电器部件，确保用电安全；

4喷射作业中处理堵管时，应将输料管顺直，必须紧按喷头，疏通管路的工作风压不得超过0.4MPa；

5非操作人员不得进入正在作业的区域，施工中喷头前方严禁站人；

6喷射钢纤维混凝土施工中应采取措施防止钢纤维扎伤操作人员。

6.6.2采用干法喷射混凝土施工时宜采取下列综合防尘措施：

1在满足混合料能在管道内顺利输送和喷射的条件下增加骨料含水率；

2在距喷头3~4m输料管处增加一个水环，用双水环加水；

3在喷射机或混合料搅拌处设置集尘器或除尘器；

4在粉尘浓度较高地段设置除尘水幕；

5加强作业区的局部通风；

6采用增粘剂等外加剂。

6.6.3喷射混凝土作业区的粉尘浓度不应大于10mg/m3，喷射混凝土作业人员应采用个体防尘用具。

时间：

2021.02.17

创作：

欧阳主