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隧道施工工法
双连拱隧道工程新奥法施工工法
一、前言
公路是国民经济的重要命脉,由于其特有的灵活性和优越性,发挥着其他运输方式不可替代的作用。
我国地域辽阔,多山岭重丘,特别是当前面临西部大开发,山区公路建设任务十分繁重。
在山岭重丘区修建高等级公路,为缩短公路里程,改善线形及环境保护,昔日那种“逢山尽量绕着走”的做法,将被公路隧道代替。
隧道即能保证最佳道路线形便利行车,又可有效防止山地陡坡的滚石、泥石流等自然灾害,提高了行车的安全性和可靠性,同时又能和当地环境相协调及保全自然景观。
山岭公路隧道施工方法,一般有矿山法(又称钻爆法)和掘进法;矿山法又分为传统矿山法和新奥法。
新奥法即新奥地利施工方法的简称,原文是NewAustrianTunnellingMethod,简写NATM。
于20世纪60年代取得专利权,之后新奥法在许多隧道于地下工程中获得极为迅速的发展,已成为现代隧道工程新技术的标志之一。
二、工法特点
新奥法与有些国家所称动态观测设计施工法和我国铁道部门的“喷锚构筑法”的基本原则一致。
新奥法与过去的隧道修建方法相比,其基本要点可归纳如下:
(一)开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破,并尽量采用大断面或者较大断面开挖,以减少对围岩的扰动。
(二)隧道开挖后,尽量利用围岩的自承能力,充分发挥围岩自身的支撑作用。
(三)根据围岩特征采用不同的支护类型和参数,及时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护,以控制围岩的变形和松弛。
(四)在软弱破碎围岩地段,使断面及早闭合,以有效地发挥支护体系的作用,保证隧道的稳定。
(五)二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的,围岩和支护结构形成一个整体,因而提高了支护体系的安全度并不增加衬砌厚度。
(六)尽量使隧道断面周边轮廓圆顺,避免棱角突变处应力集中。
(七)通过施工中对围岩和支护的动态观察、测量,合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。
三、适用范围
新奥法在我国通过科研、设计、施工相结合,在大量公(铁)路隧道工程修建中,根据中国的特点成功的应用了新奥法,取得了较多的经验,积累了大量的数据,现已进入普遍推广使用阶段。
目前,新奥法几乎成为在软弱的破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法,技术经济效益显著。
四、工艺原理
新奥法是以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础,将喷射混凝土和锚杆组合在一起作为主要支护手段,通过监控量测控制围岩的变形,便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。
喷射混凝土、锚杆和监控量测是新奥法的三大支柱,而核心是现场围岩变形监控量测。
同时新奥法是一个具体应用岩体动态性质的完整的力学概念,科学性较过去的隧道修建方法高,因而不能单纯地将它看成一个施工方法和支护方法,也不应该片面理解锚喷支护就是新奥法。
事实上锚喷支护并不能完全表达新奥法的含义,新奥法的内容及范围是相当广泛、深入的。
采用新奥法施工的隧道,应充分利用现场监控量测信息指导施工,施工应少扰动围岩,尽快施作初期支护,及时量测和反馈,并使断面及早封闭。
根据我国的经验,可扼要的概括为:
“短进尺、弱爆破、及时支护、早封闭、勤量测”。
具体的说无论用钻爆还是单臂掘进机开挖,必须严格控制,达到成型好、对地层扰动最小的要求,对开挖暴露面及时进行地质描述和喷锚加固,施工全过程应在对周边位移的监控下进行,并及时反馈、修正设计和施工方法。
在软弱围岩地段应使断面及时闭合。
其主要施工程序见附图1。
(修改施工方案)
(改变开挖步骤、顺序)
(修正支护类型、参数支护时机)
是否符合(否)
管理基准
是
附图1新奥法施工工序
五、施工工艺
隧道施工顺序(参见施工工艺流程图):
明洞开挖、仰坡支护洞口加固中导洞开挖与支护开展监控量测中隔墙浇筑主洞开挖与支护仰拱开挖支护与回填防水层施工二衬砼施工洞内路面及排水沟洞门及机电设施
(一)水、电、风和材料供应
一般隧道地处偏远,水、电供应困难,有条件的地点可就近打深
井供水,每日供水量150吨左右(包括生活用水)。
电力依靠当地电网,将380V电力引到隧道所在地,设置500KW.A变压器一台。
风采用高压供风。
准备一个中形料场堆放砂、碎石,一般需要3000m2;水泥库一至两个,起码保证能存放500吨水泥;钢筋加工场地1~2个,面积在4000m2左右(包括型钢加工场地)。
(二)开挖方法
按新奥法组织施工,隧道工程施工开挖的出渣、进料采用无轨运输方式,实施掘进(钻、爆、装、运)、喷锚砼(拌、运、锚、喷)、衬砌(拌、运、灌、捣)等三条机械化作业线。
隧道洞身开挖施工中遵循先护后挖的原则,坚持“短进尺、弱爆破、少扰动、及时支护、早封闭、勤测量”。
隧道开挖是确保工期的最主要关键工序,也是带动后序各工序向前赶的一个重要步骤。
隧道工程采用新奥法施工常用的开挖施工方法,大致分为全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法三大类(如下图所示)。
1.全断面开挖法
常适用于IV~VI类硬岩的石质隧道,有较大的作业空间,有利于采用大型配套机械化作业,提高施工进度,隧道长度或施工区段长度不宜太短,根据经验一般不应小于1km,否则采用大型机械化施工,其经济价值较低。
此方法工序少,干扰小,便于施工组织和管理。
缺点是由于开挖面较大,围岩相对稳定性降低,且每循环工作量较大,故此要求施工单位应具有较强的开挖、出渣与运输及支护能力。
全断面开挖施工顺序是:
(1)测量放线,用红漆在掌子面上标出隧道设计轮廓线;
(2)按照爆破设计钻眼,装药连线;
(3)引爆炸药,开挖出整个隧道的断面轮廓;
(4)排除危石,安装锚杆和喷射混凝土;
(5)用装渣机械将石渣装入出渣车运出洞外;
(6)在围岩和初期支护基本稳定后,灌注混凝土衬砌。
2.台阶开挖法
台阶法一般是将设计断面分成上半断面和下半断面两次开挖成型。
也有采用台阶式上部弧形导坑超前开挖的。
台阶法根据台阶长度的不同,可划分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种。
长台阶法上下台阶之间的距离较远,一般上台阶超前50m以上,或大于5倍洞跨。
施工中上下部可配属同类机械进行平行作业,当机械不足时也可用同一套机械设备进行交替作业。
当遇短隧道时,可将上部断面全部挖通后,在开挖下半断面,此时称为半断面法。
相对于全断面法来说,长台阶法有利于维持开挖面的稳定,施工干扰少,可进行单工序作业。
短台阶法上台阶长度5~50m,适用于II、III类围岩,可缩短仰拱封闭时间,改善初期支护受力条件,但施工干扰大,不能全部平行作业。
另外,在施工中应注意:
若量测结果表明初期支护变形显著时,应缩短台阶长度,提前闭合全断面初期支护。
超短台阶法也称微台阶法,上台阶仅超前3~5m,只能用交替作业施工,适用于II类以下的软弱围岩。
断面闭合较快,但上下断面相距较近,机械设备集中,作业时间相互干扰大,生产效率低,施工速度慢。
台阶法开挖顺序是:
(1)上半部开挖;
(2)拱部锚喷支护;
(3)下半部中央部分开挖;
(4)边墙部分开挖;
(5)边墙锚喷支护及施作衬砌。
3.分部开挖法
分部开挖法适用于围岩稳定性差,跨度较大的隧道施工。
因多次
开挖对围岩的扰动较大,不利于围岩的稳定,应特别注意加强对爆破开挖的设计与控制;应尽量创造条件,减少分部次数,尽可能争取用大断面开挖;因其工作面多,但作业面较小,相互干扰较大,应统一指挥,注意组织协调。
[工程实例]
杭徽高速公路昱岭关隧道总长170米,其中暗洞158米,明洞12米,整个隧道位于曲线上,洞内人字坡、纵坡为3%,最大的埋深14.5米,最小埋深3米,围岩为I、II类,设计为双连拱,内轮廓单心圆方案,净宽为9.75米,建筑界限高度为5米,时速80km/h。
原设计主洞开挖方案(参见方案1示意图,图中数字示意为开挖顺序)为:
先墙后拱法,侧导洞先行,相距15~20m开挖主洞弧形部分,保留核心土,支护弧形部分再分台阶开挖剩余部分。
此方案适用于I~III类围岩一般状况。
根据施工实际、结合地质情况,将方案进行调整,调整方案(参见方案2示意图,图中数字示意为开挖顺序)为:
先拱后墙法,先开挖支护弧形部分,再开挖核心土,然后开挖支护侧墙,最后施作仰拱。
此方案适用于III类以上围岩,若I~III类围岩主洞地质上断面为土质,下断面为石质,在侧导洞开挖爆破时极易导致上断面塌方的情况时,也宜采用此方案进行主洞开挖施工。
1.方案2开挖步骤如下:
(1)各台阶顺推,每次进尺0.6m(I)~0.8m(II),台阶长度3~5m。
若围岩为III类进尺可达1.0m~1.2m,
(2)台阶顶部预留光爆破层宽度1.0m,特殊情况由现场监理确定。
拉槽边坡为1:
0.5。
(3)所有开挖面均喷5㎝厚砼进行封闭。
(4)开挖方法:
土质地段采用风镐,石质地段采用弱爆破。
(5)局部欠挖只能用风镐处理,严禁放炮。
方案1的步骤与方案2只多了侧导洞的开挖与支护,其它步骤基本相同。
2.主洞开挖具体工艺
(1)上半部(弧形)开挖留核心土,核心土的断面应大于开挖面的50%;
(2)下半部分两个台阶开挖,先挖靠中导洞侧,后挖对应一侧,要形成明显的台阶。
仰拱可采取整幅或半幅开挖,并应符合下列要求:
a、挖至设计要求深度底面圆顺,清除松渣及杂物;
b、排净积水,做好排水设施;
(3)严格控制进尺,各台阶的分步同时平推向前不挖条槽马口,I类围岩每次进尺0.6米,II类围岩每次进尺0.8米;
(4)左洞开挖滞后右洞的距离不少于15米;
(5)施工中应遵循先护后挖的原则,坚持“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测,”
(6)复合式衬砌开挖轮廓线要预留变形量,I类围岩15cm,II类围岩10cm;
(7)根据围岩情况:
土质及松散岩体采用人力风镐开挖,坚硬岩石采用弱爆破,按设计布孔、打眼、装药,分段非电导爆管爆破,不得随意增加药量和减少炮眼个数。
双向开挖接近贯通时,两端应加强联系,统一指挥,当距离剩下15米时,应改为单向开挖,直到贯通为止;
(8)严格控制超欠挖
a、严格控制欠挖。
当岩层完整,岩石抗压强度大于30Mpa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时,允许岩石个别突出部分(每1㎡内不大于0.1㎡)欠挖,但其隆起量不得大于5㎝,墙脚以上1.0米内断面严禁欠挖,欠挖处理只能用风镐或凿除,不得放炮;
b、应尽量减少超挖。
其允许超挖值规定为:
I类围岩拱部平均10㎝最大15㎝,边墙、仰拱、隧底平均10㎝;宽度每侧+10㎝、0,全宽+20㎝。
(三)隧道浅埋段和洞口施工方法
隧道浅埋段和洞口加强段,通常位于软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中,若施工方法和支护方式不妥当,则极易发生冒顶塌方或地表有害下沉,当地表有建筑物时会危及其安全。
所以,应采用先支护后开挖或分部开挖等措施,以防止开挖工作面失稳或地表有害下沉等。
1.明洞开挖、仰坡支护
根据设计图纸测放明洞开挖线,采用挖掘机开挖,必要时采用松动爆破,开挖时应同时施工仰坡截水沟。
开挖完成后,仰坡根据地质情况进行加固,若仰坡不稳定,进洞是不可能的。
由于明洞开挖后,原坡体自身稳定性被破坏,加之暗洞开挖时爆破震动,雨水或裂隙水入侵,仰坡若加固不当塌方的可能性很大。
一般采用锚杆注浆,挂钢筋网,喷射C20砼加固。
[工程实例]
2003年4月7日,由于施工时正值雨季,杭徽高速昱岭关隧道
出洞口仰坡开挖完成后,发现仰坡顶部出现裂缝,作了简单处理。
当晚仰坡发生坍塌,项目公司立即召开专家会,研究处理措施。
通过现场察看和专家分析认为:
出洞口仰坡开挖切割了原山体坡脚,再加上雨水渗入,是坡体松弛、软化,引起山体失稳滑动。
根据滑体状况,认为属层面浅层滑坡,确定采取下述治理措施:
(1)由于昱岭关隧道表面层为碎石亚粘土,以下为强风化炭质灰岩,左侧为古滑坡体,为防止地表水入侵围岩造成坍塌,应沿古滑坡体形成的自然水沟设置成洞顶截水沟,人工修成沟底宽80cm,沟深为70cm的梯形水沟(边坡1:
1),加Φ6钢筋网片,间距15×15cm,再喷射10cm厚c20混凝土,按每10cm设置一道伸缩缝,用改性沥青与麻筋填塞申缩缝。
然后对古滑坡体表面进行封闭,封闭范围为止浆盘至截水沟之间,表面喷10cm厚混凝土。
(2)隧道出洞口仰坡,按1:
1(原设计为1:
0.3)坡率放缓,临时支护:
二级钢筋25中空注浆锚杆,L-4m,间距1.5×1.5m,梅花形布置,挂一级钢筋6单层钢筋网,间距20×20cm,喷砼10cm。
(隧道仰坡应及时防护,避免长期暴露,造成表面松动后坍塌)。
(3)由于梅雨季节到来,要求加快隧道的施工进度。
本隧道地表为碎石亚粘土等,因此在施工当中要求切实做好隧道的防排水工作(如可在隧道上覆盖塑料布等),以利雨水快速排出隧道,减少由于渗水对隧道的影响。
仰坡加固施工拟按下述工序进行:
刷坡清理作业面钻锚杆孔安装锚杆并注浆在坡面上挂钢筋网喷面层混凝土
2.洞口施工
隧道洞口施工是隧道工程的一个难点,常有“进洞难”之说,这主要是因为:
1.隧道口部一般要穿过山体表层,而山体表层岩石一般风化较重,稳定性差,如洞口开挖,破坏了原山体坡面的平衡状态,易导致滑坡。
如洞口在山体坡陡悬崖处,即使围岩条件较好,也极可能出现崩塌,所以遇此情况,要进洞,必须先加固治理仰坡山体。
2.洞口处于浅埋地段,并且围岩破碎软弱,隧道口部成洞也较困难。
3.隧道轴线与山体或岩层走向斜交,山体对洞口形成偏压,如不采取特殊措施,也是很难进洞的。
[工程实例]
昱岭关隧道进出口洞口就集中了以上情况,洞口由于仰坡地质情况较差,再加上逢雨季施工,在洞口施工过程中,均出现过塌方,不得不改变设计和施工方案,在一定程度上影响工程进度。
为了安全进洞,在暗洞口打两排φ50超前注浆小导管,间距15×15cm,排间距30cm;设置I20b钢拱架,间距60cm,然后喷射60cm厚,4m长C20混凝土套拱,套拱内轮廓为明洞衬砌的外轮廓线,达到先支护后开挖的超前支护目的。
(四)隧道爆破施工
[工程实例]
下面就Ⅱ类围岩采用光面爆破技术作如下介绍。
昱岭关隧道中导洞实际开挖尺寸为6.3×7.4m全断面积为39㎡,其中上导坑开挖面积为20.3㎡(见附中导洞开挖示意图)K36+195~K36+255中导洞按Ⅱ类围岩光面爆破设计,使用Y28型风动气腿式凿岩机,钻孔深度为1.7m,使用二号硝铵炸药,钻孔直径40㎜,其爆破设计如下:
1、爆破参数的选定
炮孔数量及装药量的选定:
在药量一定的条件下,炮孔数过少会影响爆破效果,过多会增加钻孔工作量,正确确定爆破炮孔数是取得良好爆破效果和提高开挖速度的条件之一,炮孔数按总装药量与单个炮孔装药量之比来计算:
N=KSL/Lnr
式中:
N—炮孔数量(个),对于小直径(35~42㎜)的炮孔,开挖断面30㎡以下时单位面积的钻孔数一般为1.6~4.5个/㎡岩体完整、坚硬、断面较小时孔可布多一些反之少一些;
K—单位炸药消耗量(kg/m3),与岩体的软硬和炸药种类有关,Ⅱ类围岩、灰质炭岩、2号硝铵炸药,取K值为1.8
L—炮孔深度,根据使用钻岩机性能、计划循环进尺有关,取1.5m,掏眼孔取1.7m;
r—装药的线装密度(kg/m)、2好硝铵炸药取0.9;
n—炮孔装约系数,此系数与围岩类别、炮孔位置有关,Ⅱ类围岩掏槽孔取0.55,辅助孔、周边孔取0.45;
S—开挖面积取20.3㎡
将数量代入公式计算得N=(1.8×1.5×20.3)/(1.7×0.45×0.9)=79个(参考数),因为影响炮孔数量的因素较多,在计算时,见施工的数据给以类比,然后在爆破设计图上进行排列,再到现场实验,2~3次试验后,确定合理炮孔数。
最终中导洞炮孔数定为85个。
2、光面爆破参数
周边孔间距ECcm
周边孔密度系数m
装药集中密度(kg/m)
炮孔堵塞长度cm
周边孔装药结构
起爆方法
45~50cm
0.67~0.75
0.225~0.250
30
间隔装药与不偶合装药
非电毫秒雷管1~13段
3、总装药量及单孔装药量分配
(1)总装药量
总装药量Q=KLS(kg)
式中:
Q—一次(一个循环)爆破总装药梁(kg)
K—单位岩石爆破炸药消耗量1.8(kg/m3)
L—炮孔深度(m)取1.5m
S—开挖面积(㎡)为20.3㎡
将各系数代入Q=1.8×1.5×20.3=54.8kg
(2)单孔装药量
单孔装药量的分配
基本原则为:
掏槽孔的装药梁比扩槽孔的药量大20%~30%,底板孔比扩大孔增加20%~30%,各孔装药量见下表,经调整总药量确定为58.2kg
4、炮孔布置
一般是先布掏槽孔,然后布掘进孔和周边孔。
布孔时按上稀下密,周边适当加密,断面的中部均匀布置。
中导洞光面爆破孔布置如附图。
5、起爆顺序安排
为了达到先爆破的炮孔为续爆破的眼孔减小岩的夹制作用,增加临空面,创造更好的爆破条件,保证爆破效果,必须正确安排各炮孔的起爆顺序。
昱岭关隧道选用了非电毫秒雷管起爆,具体安排是先掏槽孔,为整个开挖面创造临空面,继而扩挖孔掘进孔,自里向外层扩大爆破,直至上导坑断面爆破完成。
在施工组织上,必须是经过严格培训的爆破工(2名)、监炮工(1名)、安全员(1名)、风枪工(4名),严格按技术人员提供的布孔图打孔,在监炮员,安全员的监督下装炸药,雷管。
严禁违章作业。
在上导坑K36+285处,由于周边孔药量过大,造成超挖18㎝,周边孔的半边孔(孔壁)基本找不到,且造成拱顶6m3的塌方,处理比较困难。
在运用过程中,光面爆破的优越得到充分体现;首先,光面爆破对围岩影响小,破坏少,能实现围岩与喷锚与护形成共同的整体承载体系,有利了初期支护尽早收敛稳定;其次,只要部孔时放样准确,周边孔药量适量,能很好的保证超挖平均值在15㎝以内。
节约了回填砼的数量。
还有,光面爆破施工较安全、孔多、药少对已完成的初期支护不会损害,利于工作人员安全操作。
6、爆破施工
(1)准备阶段:
布置临时设施,进行爆破设计和方案审批,施工便道修筑、测量、布孔等准备工作。
(2)爆破施工工序:
测量→布孔→钻孔→检孔→验孔→装药→爆破→检查→清理工作面
(3)钻孔施工:
布孔:
先由测量人员测放开挖断面,再由爆破员按设计的孔网参数进行布孔,做好各种炮眼的明显标志。
钻孔:
采用风动凿岩机严格按照已布眼位进行钻孔,底排孔眼检查合格后,用废旧编织袋、稻草等将孔口堵塞,防止杂物入内。
7、安全警戒方案
(1)警戒范围
爆破警戒线范围因爆破方法不同而有所区别。
本隧道主要是进出口明洞施工爆破,具体警戒范围根据国家规范和爆破设计确定,按批准的警戒范围实施。
(2)起爆信号
爆破的警戒信号分四次发出:
第一次为预告信号:
在起爆前发出,要求无关人员和危险区居民撤到安全区,警戒人员提前到达各警戒点。
第二次为准备信号:
确定危险区内无人员家禽,各警戒点报告无误后发出。
第三次爆破信号:
点火起爆。
第四次为解除信号:
经检查爆后现场确定安全无误后发出,恢复交通与正常生活次序。
(五)锚杆施工
隧道锚喷的锚杆有膨胀型、胶结型及楔缝型。
用锚杆将隧道周围有节理、裂隙的岩体或软弱岩体紧压在一起以增加岩体的强度,各锚杆所形成的压缩区彼此连接,形成一个坚固的岩石承载环起加固作用。
锚杆按设计作业应在初喷砼后及时进行,拱部锚杆由于施工方法和施工工艺有抵触不能施作外,可在下部开挖时补齐;锚杆安设前应检查,锚杆材料、类型、规格、质量以及性能是否与设计相符。
锚杆施工工艺流程如下:
地质调查浆液选样
注浆设计配比试验
现场试验注浆参数
效果检查设备准备
制定施工方案进入施工施工准备锚杆加工
喷砼封闭掌子面材料准备
钻孔机具准备
注浆
开挖
锚杆质量检查与控制:
1.孔前应根据设计要求定出孔位,作出标记,孔位允许偏差为±15mm~50mm,重点要对锚杆之间排距进行控制,施工时要派专人进行检查;
2.钻眼时要查清围岩壁面和岩层结构面,应尽量使钻孔与围岩壁面和岩层主要结构面垂直,锚杆孔径大于杆体直径1.5㎝,因钻孔施工在拱顶部位不易控制,所以在检查锚杆的钻孔方向时,应特别注意对拱顶部位的检查;
3.砂浆锚杆孔深允许偏差为±5㎝;
4.砂浆配合比(质量比):
水泥∶砂∶水宜为1∶1~1.5∶0.45或按试验室给定的比例配制。
砂的粒径不宜大于3㎜;
5.砂浆应拌合均匀,随拌随用,一次拌合的砂浆应在初凝前用完。
注浆时可采用风动牛角泵或挤压式注浆泵。
6.注浆开始或中途暂停超过30㎜时,应用水润滑注浆罐及其管道;注浆孔口压力不得大于0.4Mpa;注浆管应插至距孔底5~10㎝处,随水泥浆的注入缓慢匀速拔出,随即迅速将杆体插入,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,若孔口无砂浆流出,应将杆体拔出重新注浆。
7.锚杆安设后不得随意敲出,其端部3天内不得悬挂重物。
若采用早强药包锚杆时,除遵守砂浆锚杆的要求外,还应有将药包推入孔内的专业工具,中途药包不得破裂,锚杆杆体插入时应注意旋转,使药包充分搅拌。
有水地段,采用普通水泥砂浆锚杆时,如遇孔内流水,应在附近另行钻孔后在安设锚杆,亦采用速凝早强药包锚杆或采用锚杆向围岩压浆止水。
(六)喷射混凝土施工
1.喷射混凝土种类
喷射混凝土的工艺流程有:
干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。
(1)干喷
用搅拌机将骨料和水泥拌合好,投入干式喷射机,同时加入速凝剂,用压缩空气将干混合料压送到喷枪,在喷头处加入高压水混合,以较高速度喷射到岩面上。
干喷工艺使用的机械较简单,机械清洗和故障处理较容易。
但是,产生粉尘量较大,回弹量宜较大,加水是由喷嘴处的阀门控制的,水灰比的控制程度与喷射手操作的熟练程度有直接关系。
(2)潮喷
将骨料预加少量水,使之呈潮湿状,再加水泥拌合,从而降低上料、拌合和喷射的粉尘,但大量的水仍是在喷头处加入的。
(3)湿喷
将骨料、水泥和水按设计比例拌合均匀,用湿式喷射机压送拌合好的混凝土混合料到喷头处,再在喷头上添加速凝剂后喷出。
湿喷混凝土的质量较容易控制,湿喷过程中的粉尘和回弹量较少。
但对湿喷机械要求较高,机械清理和故障处理较复杂。
对于喷层较厚的软岩和渗水隧道,不宜采用湿喷混凝土工艺施工。
(4)混合喷射
分别由泵送砂浆系统和风送混合料系统两套机具组成。
先是将一部分砂加第一次水拌湿,再投入全部用量水泥,强制拌合成以砂为核心外裹水泥的球体;然后加第二次水和减水剂拌合成SEC砂浆;再将另一部分砂与石、速凝剂按配合比配料,用搅拌机搅拌成均匀的干混合料。
然后再分别通过砂浆泵和干式喷射机,将拌合成的砂浆及干混合料送到混合管混合,最后由喷头喷出。
混合式喷射工艺混凝土的质量较好,且粉尘和回弹量较小,能满足较高的强度要求。
但使用机械数量较多,工艺技术较复杂,机械清理和故障处理较麻烦。
一般只在喷射混凝土量大和大断面隧道工程中使用。
2.喷射混凝土材料及配合比
(1)水泥:
普通硅酸盐水泥具有掺入速凝剂后凝结快、保水性好、早期强度增长快、收缩变形小、后期强度能达到设计要求等特点,故喷射一般均采用普通硅酸盐水泥。
在软弱围岩中可使用早强水泥,水泥标号不低于42.5R,使用前做强度复查试验;
(2)速凝剂:
采用质量合格的产品,应注意保管,不使其变质,使用前应做好速凝剂的最佳掺量,并在使用时准确计量;
(3)砂:
喷射砼应用硬质洁净的中型砂或粗砂,细度模数大于2.5,含水率一般为5~7%,使用前一律过筛;
(4)石料:
采用坚硬耐久的碎石或卵石,粒径不宜大于15㎜,且级配良好。
(5)水:
水质符合工程用水的有关标准,水中不得含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质。
(6)喷射砼应按试验室给定的配合比计量施工,其允许误差:
水泥速凝剂2%;砂石料5%;
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