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        濕噴混凝土技術(shù)在保龍高速公路馬家寨隧道施工中的應(yīng)用

        2009-05-31 02:28:06康海鵬
        商情 2009年5期
        關(guān)鍵詞:公路隧道施工技術(shù)

        康海鵬

        【摘 要】馬家寨隧道是云南保龍公路的控制性長(zhǎng)大隧道工程,施工中采用了先進(jìn)的混凝土濕噴技術(shù)和設(shè)備。本文介紹了濕噴混凝土施工技術(shù)在馬家寨隧道的應(yīng)用,希望能提供給各位同仁們參考學(xué)習(xí)。

        【關(guān)鍵詞】公路隧道 濕式噴射混凝土 施工技術(shù)

        隨著濕噴機(jī)械和相關(guān)材料、設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步,濕噴混凝土將會(huì)作為一項(xiàng)成熟的施工手段得到廣泛的應(yīng)用,本文簡(jiǎn)單闡述了馬家寨隧道施工中應(yīng)用濕噴混凝土技術(shù)的現(xiàn)狀。

        1 原材料選擇及配合比確定

        1.1原材料選擇

        選擇原材料的原則是在滿足質(zhì)量要求的前提下,盡可能采購(gòu)當(dāng)?shù)夭牧希越档凸こ坛杀尽?/p>

        水泥:保山博聞科技公司生產(chǎn)的太保山牌425號(hào)普通硅酸鹽水泥。

        砂:為保證噴射混凝土的強(qiáng)度,選用硬質(zhì)潔凈的怒江江砂(中砂),細(xì)度模數(shù)2.4。

        碎石:為防止噴射混凝土?xí)r堵管和減少回彈,選用粒徑5~20mm的機(jī)制碎石,要求連續(xù)粒級(jí),保證級(jí)配均勻并堅(jiān)硬耐久。

        外加劑:外加劑對(duì)混凝土拌合物的性能起關(guān)鍵作用,施工中選用咸陽(yáng)外加劑廠生產(chǎn)的滿天星牌SDS液體速凝劑和SDB-2復(fù)合型泵送劑(該泵送劑中加入少量的防水劑)。速凝劑能促使混凝土迅速凝結(jié)硬化;泵送劑起減水作用,可以改善混凝土的可泵性,減少了噴射過(guò)程中堵管的可能性;防水劑使混凝土具有一定的抗?jié)B能力,能有效控制少量裂隙水的滲出。

        1.2配合比確定

        噴射混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C25。在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)濕噴混凝土工藝要求,必須考慮到混凝土的可泵性及混凝土在受噴面上的附著性。實(shí)驗(yàn)人員首先在試驗(yàn)室進(jìn)行配合比篩選,然后進(jìn)行實(shí)地噴射試驗(yàn)。實(shí)地噴射試驗(yàn)的主要目的是:(1)觀察噴混凝土對(duì)受噴面的附著性,即受噴面上的新鮮混凝土是否會(huì)塌落;(2)現(xiàn)場(chǎng)噴射混凝土大板,以便試驗(yàn)檢測(cè)試塊強(qiáng)度;(3)測(cè)試濕噴混凝土的回彈率;(4)觀察混凝土的可泵性。通過(guò)多次試驗(yàn)比較,確定配合比如下:

        水泥:砂:碎石:水=1.00:1.97:2.22:0.48。

        外加劑摻量分別為:速凝劑5%,泵送劑0.8%,每立方米水泥用量424kg。施工中根據(jù)砂、碎石的含水率及時(shí)調(diào)整施工配合比。

        2 施工機(jī)械

        2.1攪拌站

        選用2臺(tái)雙臥軸JS750L強(qiáng)制式攪拌機(jī)為主機(jī),電子自動(dòng)計(jì)量,應(yīng)用工控微機(jī)實(shí)行半自動(dòng)化控制,生產(chǎn)率50m3/h。

        2.2混凝土運(yùn)輸罐

        混凝土運(yùn)輸罐容積為6m3,罐體在柴油內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)下可以正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中正轉(zhuǎn)可以延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間,罐體反轉(zhuǎn)則向混凝土泵料斗中卸料。

        2.3混凝土噴射設(shè)備

        混凝土噴射設(shè)備為成都巖峰濕法混凝土噴射機(jī),濕噴機(jī)自配流量泵和儀表以控制液體速凝劑的用量,濕噴機(jī)出料能力為6m3/h?;炷羾娚涫衷谧灾坪?jiǎn)易臺(tái)架上進(jìn)行噴射作業(yè),混凝土通過(guò)濕噴機(jī)輸送到噴嘴處,再添加速凝劑和高壓風(fēng)把混凝土噴射到巖面上,完成噴射作業(yè)。

        3 濕噴混凝土施工工藝

        3.1混凝土拌制運(yùn)輸

        混凝土拌制時(shí)按砂→碎石→水泥→水的順序投料,加入SDB型復(fù)合泵送劑后攪拌2min以上,最多不能超過(guò)4min。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),攪拌時(shí)間小于2min,泵送劑在混凝土中分散不均勻,大于4min時(shí)可能破壞泵送劑的性能,影響混凝土的拌合質(zhì)量。

        混凝土在通過(guò)罐車運(yùn)輸過(guò)程中,罐體應(yīng)保持轉(zhuǎn)動(dòng)以防止混凝土初凝。

        3.2混凝土噴射工藝

        噴射前用高壓風(fēng)、水沖洗巖面。沖洗時(shí)從隧道拱頂開(kāi)始,按從上到下的順序清洗至側(cè)壁底部。試驗(yàn)表明,潔凈濕潤(rùn)的巖面與混凝土粘結(jié)比較緊密。

        噴射混凝土?xí)r從隧道最底處開(kāi)始由下往上噴射,以避免回彈料污染已沖洗干凈的巖面,影響噴射混凝土的質(zhì)量。

        噴射操作手的噴嘴到巖面的距離1.0m是固定不變的,所以混凝土噴射質(zhì)量取決于風(fēng)壓、速凝劑摻量及噴射角度。噴射手應(yīng)注意觀察風(fēng)、速凝劑、混凝土成股狀流體噴出的關(guān)系。噴射混凝土?xí)r應(yīng)嚴(yán)格控制風(fēng)壓,風(fēng)壓太小,無(wú)法滿足噴射混凝土粘結(jié)密實(shí)要求;風(fēng)壓太大,噴射混凝土一觸及巖面(或上一噴層)就會(huì)被后續(xù)的強(qiáng)大沖擊力吹走,二者都會(huì)直接造成回彈的增加。速凝劑摻量大時(shí),混凝土瞬間凝結(jié),后噴的混凝土無(wú)法滲透鑲嵌到前一層混凝土中,就會(huì)被回彈掉,噴射時(shí)的粉塵也比平時(shí)大;速凝劑摻量小時(shí),起不到加快混凝土凝結(jié)的作用。速凝劑在噴射側(cè)壁時(shí)比拱頂摻量略低一些。噴嘴盡量垂直巖面成90°角,以確?;炷恋拿軐?shí)效果,噴射時(shí)可以觀察到噴嘴與巖面的角度偏離直角愈多,噴混凝土材料回彈就越大。

        噴射混凝土?xí)r應(yīng)根據(jù)圍巖類別及水文地質(zhì)情況,確定適宜的初噴層厚度,初噴層厚度過(guò)薄,粗骨料不易粘結(jié)牢固,會(huì)增加回彈量。初噴層過(guò)厚,混凝土自身重量超過(guò)其內(nèi)部凝聚力或超過(guò)混凝土與巖面的粘結(jié)力,就會(huì)造成初噴層下墜掉落或形成空殼。根據(jù)設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)施工情況,初噴層厚度確定為4~5cm,初噴10~15min后再繼續(xù)噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。

        3.3特殊情況下的混凝土噴射工藝

        無(wú)鋼拱架支護(hù),僅掛鋼筋網(wǎng)的地段,噴射后混凝土層面有時(shí)呈波浪形,噴頭垂直于巖面噴射則可使混凝土均勻分布,避免起伏。

        設(shè)鋼拱架的地段,因巖石破碎,混凝土噴射工作顯得尤為重要。噴射混凝土必須從填充拱架和巖面之間的空隙、巖面裂隙開(kāi)始。噴頭沿拱架從拱腳向拱頂移動(dòng)。鋼拱架與圍巖之間的空隙必須用噴射混凝土填充密實(shí),對(duì)于鋼拱架的兩側(cè),必須進(jìn)行一次或兩次補(bǔ)噴,并將鋼拱架用混凝土包裹嚴(yán)實(shí)(又能確保鋪設(shè)防水板時(shí)圓順、密貼),使其與噴射混凝土構(gòu)成整體受力體系。

        混凝土掉落部位的補(bǔ)噴,應(yīng)在10~15min后進(jìn)行,立即補(bǔ)噴只能引起更大范圍的混凝土垮落。

        在有水地段,噴射混凝土與巖面的粘結(jié)力較差,混凝土垮落嚴(yán)重。噴射前應(yīng)先設(shè)法排除巖石表面的滲漏水,然后進(jìn)行混凝土噴射作業(yè)。

        3.4施工中應(yīng)著重注意的事項(xiàng)

        (1)混凝土的拌和質(zhì)量直接影響噴射效果,施工中應(yīng)加強(qiáng)原材料檢測(cè)及混凝土拌和質(zhì)量的控制。

        (2)噴射前必須用水泥漿潤(rùn)滑混凝土濕噴機(jī)和送料管,噴射結(jié)束后用水沖洗干凈管路內(nèi)殘留的混凝土。

        (3)噴射手應(yīng)注意積累不同地質(zhì)條件下濕噴混凝土施工經(jīng)驗(yàn),不斷提高操作熟練程度和技術(shù)水平。

        (4)工班長(zhǎng)在噴射混凝土?xí)r要注意觀察拱腰至拱頂?shù)膸r面,加強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù),防止混凝土和巖面的石塊在高壓噴射混凝土的沖擊下垮落傷人。

        4 需要解決的問(wèn)題

        (1)積極探索混凝土濕噴設(shè)備的維修保養(yǎng)規(guī)律,使之能夠保持良好的工作狀態(tài)。

        (2)混凝土堵管后處理費(fèi)時(shí)較多,應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化混凝土配合比,避免或減少混凝土堵管現(xiàn)象的發(fā)生。

        (3)有水地段濕噴混凝土效果差,應(yīng)繼續(xù)改進(jìn)完善濕噴混凝土施工工藝,使其能夠適應(yīng)不同地質(zhì)地段施工。

        濕噴混凝土技術(shù)在馬家寨隧道的應(yīng)用,較好地解決了干噴混凝土存在的不足,也取得了一些施工經(jīng)驗(yàn),但由于對(duì)濕噴混凝土工藝的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用時(shí)間較短,諸如防止堵管、有水地段噴射混凝土工藝的研究都將是今后施工中急需解決的問(wèn)題。濕噴混凝土由于粉塵少、回彈低、生產(chǎn)率高、混凝土質(zhì)量穩(wěn)定可靠,在保護(hù)施工人員的身體健康、提高經(jīng)濟(jì)效益、保證工程質(zhì)量等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。作為一種新的施工工藝,隨著濕噴機(jī)具的技術(shù)進(jìn)步,其應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。

        (作者單位:中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司)

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