李清泉
(貴州省交通建設(shè)咨詢(xún)監(jiān)理有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001)
隧道初期支護(hù)噴射混凝土是隧道開(kāi)挖后及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面封閉的一種快速處理措施,這是新奧法施工的理念,隧道初期支護(hù)噴射混凝土采用濕噴工藝。噴射混凝土在洞外拌和站集中拌和,由混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至洞內(nèi),采用濕噴機(jī)噴射作業(yè)。在隧道開(kāi)挖完成后,先噴射4cm厚混凝土封閉巖面,然后打設(shè)錨桿、架立鋼架、掛鋼筋網(wǎng),對(duì)初噴巖面進(jìn)行清理后復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。
一般巖面可用高壓水沖洗受?chē)妿r面的浮塵、巖屑,當(dāng)巖面遇水容易潮解、泥化時(shí),宜采用高壓風(fēng)吹凈巖面。若為泥、砂質(zhì)巖面時(shí)應(yīng)掛設(shè)細(xì)鋼筋網(wǎng)(網(wǎng)格宜不大于20×20mm、線(xiàn)徑宜小于3mm),用環(huán)向鋼筋和錨釘或鋼架固定,使其密貼受?chē)娒?,以提高噴射混凝土的附著力。噴射混凝土前,宜先噴一層水泥砂漿,待終凝后再?lài)娚浠炷痢?/p>
一般采用埋設(shè)鋼筋頭做標(biāo)志,亦可在噴射時(shí)插入長(zhǎng)度比設(shè)計(jì)厚度大5cm的鐵絲,每1~2m設(shè)一根,作為施工控制用。
檢查機(jī)具設(shè)備和風(fēng)、水、電等管線(xiàn)路,濕噴機(jī)就位,并試運(yùn)轉(zhuǎn)。
材料要求如下:
a)水泥 噴射混凝土應(yīng)優(yōu)先采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,強(qiáng)度等級(jí)不小于32.5MPa,根據(jù)工點(diǎn)特點(diǎn),必要時(shí)可采用特種水泥;
b)粗、細(xì)骨料 粗骨料應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的碎石或卵石(斗石),或兩者混和物,嚴(yán)禁選用具有潛在堿活性骨料,當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí),不得使用含有活性二氧化硅的石料,噴射混凝土中的石子最大粒徑不宜大于15mm,骨料級(jí)配宜采用連續(xù)級(jí)配,按重量計(jì)含泥量不應(yīng)大于1%,泥塊含量不應(yīng)大于0.25%,細(xì)骨料應(yīng)采用堅(jiān)硬、耐久的中砂或粗砂,細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5,含水率宜控制在5%~7%,砂中小于0.075mm的顆粒不應(yīng)大于20%,含泥量不應(yīng)大于3%;
c)外加劑 外加劑應(yīng)對(duì)混凝土的強(qiáng)度及圍巖的粘結(jié)力基本無(wú)影響,對(duì)混凝土和鋼材無(wú)腐蝕作用,對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間影響不大(除速凝劑和緩凝劑外),吸濕性差,易于保存,不污染環(huán)境,對(duì)人體無(wú)害,噴射混凝土宜采用液體速凝劑,使用前,應(yīng)做水泥的相容性試驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗(yàn),并要求初凝時(shí)間不應(yīng)大于5min,終凝不應(yīng)大于10min;
d)水 水質(zhì)應(yīng)符合工程用水的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì),一般應(yīng)采用飲用水;
e)鋼纖維 鋼纖維內(nèi)不得含有明顯的銹蝕、油脂及其他妨礙鋼纖維與水泥粘結(jié)的雜質(zhì),因加工不良造成的粘連片、鐵屑及雜質(zhì)不應(yīng)超過(guò)鋼纖維重量的1%,鋼纖維長(zhǎng)度應(yīng)為20~35mm,并不得大于輸料軟管以及噴嘴內(nèi)徑的0.7倍;
f)合成纖維 噴射混凝土中的合成纖維宜采用聚丙烯纖維,材質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
為實(shí)現(xiàn)隧道安全、快速施工的目的,應(yīng)結(jié)合隧道開(kāi)挖進(jìn)度,進(jìn)行施工機(jī)具及勞動(dòng)力的合理配置。配套的生產(chǎn)能力應(yīng)為均衡施工能力的1.2~1.5倍。
濕噴機(jī)的選擇應(yīng)符合以下要求:a)機(jī)動(dòng)性強(qiáng),維修方便,易操作,對(duì)集料的級(jí)配和坍落度要求范圍廣;b)密封性能良好,輸料連續(xù)均勻;c)生產(chǎn)率大于5m3/h,允許最大粒徑為15mm;d)輸料距離水平方向不小于30m、垂直方向不小于20m;e)噴射混凝土?xí)r粉塵含量不大于2mg/m3。
每班噴射手應(yīng)至少配置兩人以上,進(jìn)行輪換及輔助施工,掌握噴頭,檢查噴砼質(zhì)量。
濕噴砼攪拌采取全自動(dòng)計(jì)量強(qiáng)制式攪拌機(jī),施工配料應(yīng)嚴(yán)格按配合比進(jìn)行操作,速凝劑在噴射機(jī)喂料時(shí)加入。
鋼纖維混凝土的攪拌工藝應(yīng)確保鋼纖維在拌合物中分散均勻,不產(chǎn)生結(jié)團(tuán),宜優(yōu)先采用將鋼纖維、水泥、粗細(xì)骨料先干拌后加水濕拌的方法,且干拌時(shí)間不得少于1.5min,或采用先投放水泥、粗細(xì)骨料和水,在拌合過(guò)程中分散加入鋼纖維的方法。攪拌時(shí)間應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)攪拌試驗(yàn)確定,并應(yīng)較普通混凝土規(guī)定的攪拌時(shí)間延長(zhǎng)1~2min,采用先干拌后加水的攪拌方式時(shí),干拌時(shí)間不宜小于1.5min,攪拌時(shí)間不宜小于3min。
摻有合成纖維混凝土的攪拌時(shí)間宜為4~5min。攪拌完成后隨機(jī)取樣,如纖維已均勻分散成單絲,則混凝土可投入使用;若仍有成束纖維,則至少延長(zhǎng)攪拌時(shí)間30s才可使用。運(yùn)輸采用砼運(yùn)輸罐車(chē),隨運(yùn)隨拌。噴射砼時(shí),多臺(tái)運(yùn)輸車(chē)應(yīng)交替運(yùn)料,以滿(mǎn)足濕噴砼的供應(yīng)。在運(yùn)輸過(guò)程中,要防止混凝土離析、水泥漿流失等現(xiàn)象。
噴射操作程序應(yīng)為:打開(kāi)速凝劑輔助風(fēng)→緩慢打開(kāi)主風(fēng)閥→啟動(dòng)速凝劑計(jì)量泵、主電機(jī)、振動(dòng)器→向料斗加混凝土。
噴射混凝土作業(yè)應(yīng)采用分段、分片、分層依次進(jìn)行,噴射順序應(yīng)自下而上,分段長(zhǎng)度不宜大于6m。噴射時(shí)先將低洼處大致噴平,再自下而上順序分層、往復(fù)噴射。
噴射速度要適當(dāng),以利于混凝土的壓實(shí)。風(fēng)壓過(guò)大,噴射速度增大,回彈增加;風(fēng)壓過(guò)小,噴射速度過(guò)小,壓實(shí)力小,影響噴混凝土強(qiáng)度。因此在開(kāi)機(jī)后要注意觀察風(fēng)壓,起始風(fēng)壓達(dá)到0.5MPa后,才能開(kāi)始操作,并據(jù)噴嘴出料情況調(diào)整風(fēng)壓。一般工作風(fēng)壓:邊墻0.3~0.5MPa,拱部0.4~0.65MPa。黃土隧道噴射混凝土?xí)r噴射機(jī)的壓力一般不宜大于0.2MPa。
噴射時(shí)使噴嘴與受?chē)娒骈g保持適當(dāng)距離,噴射角度盡可能接近90°,以使獲得最大壓實(shí)和最小回彈。噴嘴與受?chē)娒骈g距宜為1.5~2.0m;噴嘴應(yīng)連續(xù)、緩慢作橫向環(huán)行移動(dòng),一圈壓半圈,噴射手所畫(huà)的環(huán)形圈,橫向40~60cm,高15~20cm;若受?chē)娒姹讳摷?、鋼筋網(wǎng)覆蓋時(shí),可將噴嘴稍加偏斜,但不宜小于70°。如果噴嘴與受?chē)娒娴慕嵌忍。瑫?huì)形成混凝土物料在受?chē)娒嫔系臐L動(dòng),產(chǎn)生出凹凸不平的波形噴面,增加回彈量,影響噴混凝土的質(zhì)量。
噴射混凝土終凝2h后,應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。石質(zhì)隧道采用噴霧養(yǎng)護(hù),黃土隧道采用養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14d。當(dāng)氣溫低于5℃時(shí),不得灑水養(yǎng)護(hù)。
安全保證措施主要有以下幾項(xiàng):a)噴射混凝土?xí)r,所有操作工人必須帶安全帽,防塵口罩,防塵工作服,雨靴,橡膠手套;b)噴射手控制好風(fēng)壓、噴射距離,避免回彈骨料傷人;c)電線(xiàn)包皮應(yīng)完好,開(kāi)關(guān)應(yīng)裝在固定閘刀盒內(nèi);d)安全員應(yīng)隨時(shí)觀察地質(zhì)變化,發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)滑塊現(xiàn)象,應(yīng)立即撤離工作面;e)噴漿結(jié)束后,應(yīng)清洗噴射機(jī)及管路,避免堵管炸裂傷人。
噴射混凝土是隧道初期支護(hù)的重要組成部分,也是一種柔性支護(hù),它的施工質(zhì)量是整個(gè)初期支護(hù)質(zhì)量的關(guān)鍵。