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        高速公路隧道工程中濕噴混凝土的施工工藝

        2021-06-27 07:19:36
        四川水泥 2021年6期
        關(guān)鍵詞:圍巖工程項(xiàng)目混凝土

        張 何

        (四川川交路橋有限責(zé)任公司,四川 德陽(yáng) 618300)

        濕噴混凝土施工工藝具有高效率、高質(zhì)量以及低成本等眾多優(yōu)勢(shì),現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到高速公路隧道工程項(xiàng)目中[1]。基于此,文章結(jié)合實(shí)際案例,分析濕噴混凝土施工工藝相關(guān)事項(xiàng),旨在提升和促進(jìn)該工藝在高速公路隧道工程中的應(yīng)用水平。

        1 案例概況

        攀枝花至大理高速公路寶鼎2 號(hào)隧道位于四川省攀枝花仁和區(qū)境內(nèi),進(jìn)口位于前進(jìn)鎮(zhèn)田堡村坪子灣組,出口位于太平鄉(xiāng)大壩村大壩組;該隧道設(shè)計(jì)為雙向分離式越嶺隧道,左洞進(jìn)全長(zhǎng)8775m,右洞進(jìn)全長(zhǎng)8762m,設(shè)計(jì)路面標(biāo)高1386.57~1492.32m,隧道最大埋深646m。

        2 濕噴混凝土施工工藝相關(guān)分析

        2.1 原理與特點(diǎn)

        濕噴混凝土施工之前,先在混凝土中摻入一定比例的速凝劑,再利用噴射機(jī)噴射至本隧道的表面,從而加大對(duì)結(jié)構(gòu)物體的保護(hù)。濕噴混凝土施工原理與一般的混凝土原理有很多不同之處,它不僅具有高效率、高質(zhì)量以及低成本等眾多優(yōu)勢(shì),還能免去支模工序操作環(huán)節(jié),施工速度更快、密實(shí)程度更好。

        2.2 主要作用

        濕噴混凝土施工工藝能夠有效填充圍巖和結(jié)構(gòu)物體表面的孔隙,填平圍巖凹面,提高圍巖和結(jié)構(gòu)物體整體的穩(wěn)定性和安全性。另外,濕噴混凝土施工工藝也是用來(lái)支護(hù)本隧道的一種重要方式,它可以防止圍巖局部出現(xiàn)掉塊,減少圍巖應(yīng)力釋放,加強(qiáng)對(duì)圍巖軟弱層保護(hù)力度,防止圍巖風(fēng)化,進(jìn)而不斷提高本隧道的承載能力和使用性能。

        3 濕噴混凝土的施工工藝

        3.1 前期準(zhǔn)備工作

        濕噴混凝土施工工藝的準(zhǔn)備工作基本與普通的混凝土準(zhǔn)備工作基本相同,即將所有的原材料通過JS1000 電動(dòng)拌和機(jī)攪拌均勻,不同的是濕噴混凝土施工工藝在濕噴時(shí)于攪拌機(jī)的噴射口加入了一定比例的速凝劑,其目的是加快和促進(jìn)混凝土的成型速度。相比于干噴式和潮噴式施工工藝,濕噴混凝土施工工藝速度更快,成型后的混凝土也更加緊實(shí)、耐性更久、抗?jié)B透能力更好,這也是本工程項(xiàng)目選擇濕噴混凝土施工工藝的一個(gè)重要原因。

        在濕噴工作開始之前,施工人員認(rèn)真檢查被濕噴的巖面,只有在保證巖面不存在裂縫和沒有破損的情況下才能組織濕噴工作,如果巖面存在裂縫或者破損等現(xiàn)象,先要對(duì)其徹底清洗與處理,待巖石表現(xiàn)的廢渣和浮石全部被清理干凈之后,才能保證濕噴混凝土與被濕噴巖面之間的粘結(jié)性。另外,為了保證濕噴混凝土施工過程中施工人員的安全性,防止?jié)駠娀炷脸霈F(xiàn)反彈,使用高壓風(fēng)的方式對(duì)被濕噴的巖面清掃。

        3.2 濕噴混凝土施工工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)

        3.2.1 材料

        (1)材料的選擇。濕噴混凝土施工工藝在本工程項(xiàng)目中的應(yīng)用,所使用到的材料主要包括水泥、砂、碎石和水等,其中水泥選用42.5R 水泥,但使用前應(yīng)做強(qiáng)度復(fù)查試驗(yàn);砂:中砂、細(xì)度模數(shù)﹥2.5;碎石選擇堅(jiān)硬的且粒徑不大于15mm 的卵石扎制,并保證級(jí)配良好;合理的配合比是保證本工程項(xiàng)目噴射混凝土質(zhì)量、降低回彈和減少粉塵的重要因素之一,但是由于噴射混凝土的工藝特點(diǎn),針對(duì)不同的噴射部位和噴射環(huán)境,配合比會(huì)有不同的變化。因此,在具體的施工過程中通過試驗(yàn)的方法來(lái)確定最終的配合比,以此滿足設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度、防腐蝕和噴射施工工藝的基本要求[2]。

        (2)材料的使用。材料的產(chǎn)地和運(yùn)輸、質(zhì)量和規(guī)格、存放與保管以及使用全部按照規(guī)定完成,只有這樣才能保證工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度。

        (3)材料的進(jìn)場(chǎng)。本工程項(xiàng)目所使用的材料根據(jù)工程項(xiàng)目的進(jìn)度分期和分批次進(jìn)場(chǎng),做到不積壓和不斷貨,保證工程項(xiàng)目順利推進(jìn)。但是,考慮到材料的供應(yīng)情況、氣候條件、施工高峰期等客觀因素,外購(gòu)的材料在當(dāng)?shù)刭?gòu)買,這樣才能保證有充足的材料儲(chǔ)備量。

        3.2.2 拌和料的攪拌與運(yùn)輸

        濕噴混凝土拌和在洞外采用拌和站集中拌和,混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)至洞內(nèi),泵送混凝土澆筑,插入式搗固棒配合附著式振搗器搗固,濕噴混凝土拌和、運(yùn)輸和噴射過程一并完成。

        3.2.3 混合比

        以m3為基本單位,混凝土的配比為水泥∶沙子∶石子∶水=1∶2.58∶3.21∶0.58;初次使用的水灰投料比例為1∶0.33,二次水灰投料比例為1∶0.14。

        3.2.4 調(diào)整噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)

        在一般情況下,濕噴混凝土施工采用兩次噴射,即初噴和復(fù)噴。初噴緊跟隧道開挖施作,用水或高壓風(fēng)將巖面粉塵和雜物沖洗干凈;噴射3~5cm混凝土。復(fù)噴是在錨、網(wǎng)施作完成后噴射混凝土至設(shè)計(jì)厚度。需要注意的是,初噴時(shí)要嚴(yán)密觀察噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)的實(shí)際變化情況,且壓強(qiáng)數(shù)值在0.5MPa 以上,噴射階段還要檢測(cè)噴射嘴高壓空氣壓強(qiáng),且壓強(qiáng)數(shù)值在0.2MPa以上,唯有如此才能有效防止?jié)駠娀炷粱貜棥4送?,隨著噴射位置的不斷變化,高壓空氣的距離也會(huì)隨之變化,在此情況下要及時(shí)調(diào)整噴射機(jī)的高壓空氣壓強(qiáng),為濕噴混凝土施工質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

        3.2.5 控制噴射量和液體速凝劑

        當(dāng)PZ-7 型濕噴機(jī)處在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),通過手輪方式控制混凝土的噴射量,調(diào)整后的混凝土噴射量通過顯示屏的方式呈現(xiàn)。此外,在面板中設(shè)置液體速凝劑滲入口,速凝劑摻量準(zhǔn)確,添加要均勻,不得隨意增加或減少。

        3.2.6 噴射混凝土

        噴射混凝土作業(yè)采用分段、分片、分層依次完成,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,后一層壓在前一層的1/2。拌和料在20min 內(nèi)噴射完畢,否則會(huì)影響工程項(xiàng)目的質(zhì)量。

        在具體的噴射過程中,嚴(yán)格控制噴頭與被濕噴巖面的距離,最好控制在0.8~1.2m 之間,如圖1 所示,并保證噴頭與噴面垂直。在噴射鋼筋網(wǎng)、支護(hù)鋼架等部位時(shí),稍微傾斜噴頭的垂直方向;在噴射墻與拱等部位時(shí),保證動(dòng)作的連續(xù)性,并嚴(yán)格按照?qǐng)A周規(guī)律,噴射后的一圈要能覆蓋噴射前一圈的1/3;對(duì)噴射本隧道內(nèi)部時(shí),若要求成型后的混凝土厚度在5cm 以上,噴射分兩次完成,第一次噴射后對(duì)被噴射部位徹底沖洗,才能進(jìn)行第二次噴射作業(yè)。另外,嚴(yán)格控制噴射的風(fēng)壓、水壓以及混凝土的回彈量。噴射后需經(jīng)過2h 以上的終凝時(shí)間才能對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù),且養(yǎng)護(hù)的時(shí)間保證在7 個(gè)工作日及以上。

        圖1 混凝土噴射示意圖

        如果在具體的噴射過程中被噴射圍巖表面存在凹凸不平的現(xiàn)象,或者是不符合風(fēng)壓和水壓的基本要求,應(yīng)予以補(bǔ)噴;如果需要開挖已經(jīng)完成噴射的混凝土,開挖時(shí)間控制在噴射工作后的4h 及以上。

        3.2.7 噴射順序

        濕噴混凝土施工要有條不紊地進(jìn)行,噴射的寬度以工程項(xiàng)目坑道的實(shí)際情況而確定,一般為1.5~2.0m。對(duì)于水平坑道,濕噴混凝土施工順序?yàn)橄葔蠊?,并遵循自上而下的原則。對(duì)于巖面有較大凹洼時(shí),應(yīng)結(jié)合初噴予以找平,然后向上噴射。噴射時(shí)噴嘴呈旋轉(zhuǎn)軌跡運(yùn)動(dòng),一圈壓半圈依次噴射。如需要提高工程項(xiàng)目的美觀效果,可以在混凝土表面再噴射一層同一標(biāo)號(hào)的水泥砂漿,此時(shí)的噴射順序?yàn)樽韵露?,中間不得旋轉(zhuǎn)和停留,以此保證混凝土表面的平整與光滑[4]。

        3.2.8 噴射操作

        對(duì)于噴濕機(jī)的使用,嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定操作,否則容易發(fā)生賭管、反風(fēng)等問題。濕噴機(jī)的開、停順序如下:(1)開啟時(shí),先開風(fēng)后給水,最后開電供料;(2)停止時(shí),先停料再停電,最后關(guān)水和停電;(3)根據(jù)濕噴機(jī)輸送距離的變化情況及時(shí)調(diào)整風(fēng)壓、噴嘴操作,先給水再供料;(4)具體的噴射過程中嚴(yán)密觀察圍巖表面、混凝土回彈以及粉塵等情況,及時(shí)調(diào)整水灰比例。

        3.2.9 養(yǎng)護(hù)

        濕噴混凝土養(yǎng)護(hù)需滿足以下幾個(gè)方面的要求:(1)混凝土噴射凝固2h后,通過養(yǎng)護(hù)臺(tái)架對(duì)其濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得小于14 個(gè)工作日;(2)當(dāng)隧道內(nèi)的氣溫低于15℃時(shí),嚴(yán)禁噴水養(yǎng)護(hù)。

        4 濕噴混凝土施工工藝注意的事項(xiàng)

        (1)濕噴方式。濕噴混凝土施工階段,必須嚴(yán)格遵循“自上而下、噴射圓順”等基本原則,采取針對(duì)性的措施處理圍巖凹陷問題。

        (2)分段施工。在本工程項(xiàng)目施工過程中,在混凝土初次噴射后嚴(yán)格控制預(yù)留截面,以200~300mm 為宜,通過高壓水將截面清洗干凈方可開展后續(xù)噴射工作。

        (3)封層噴射。待上一層混凝土終凝效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)才能下一層混凝土噴射,如果混凝土的終凝時(shí)間超過1h 及以上,通過高壓水清洗待噴射表面,這也是保證濕噴混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵所在[5]。

        (4)邊墻噴射。邊墻噴射混凝土的厚度控制在7~15cm 之間,空氣壓強(qiáng)為0.3~0.5MPa;下拱位置混凝土厚度空間在5~10cm,空氣壓強(qiáng)在0.4~0.65MPa。另外,采用挖井拉槽開挖邊墻時(shí)施作施工支護(hù),確保圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全;邊墻基礎(chǔ)須置于穩(wěn)固地基上,且要隨挖隨作不可暴露過久。

        (5)噴射速度。嚴(yán)格控制噴射機(jī)的噴射速度,如果噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng)較大,可以適當(dāng)提高噴射機(jī)的射速度,認(rèn)真檢查噴射機(jī)高壓空氣壓強(qiáng),綜合分析噴嘴出料的實(shí)際情況,在此基礎(chǔ)上不斷調(diào)整噴射機(jī)的噴射速度。

        (6)加強(qiáng)測(cè)量與監(jiān)測(cè)。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,濕噴混凝土施工工藝對(duì)提高高速公路隧道工程施工質(zhì)量具有極其重要的促進(jìn)作用。在本工程項(xiàng)目中,所選擇的是PZ-7 型濕噴機(jī),該設(shè)備性能與狀態(tài)良好,顯著提升了本隧道的施工質(zhì)量,減少了施工材料浪費(fèi)的現(xiàn)象,獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。未來(lái)時(shí)期內(nèi),濕噴混凝土施工工藝在高速公路隧道工程項(xiàng)目中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普及,但依然需要相關(guān)學(xué)者和專家對(duì)其進(jìn)行更加深入的研究與分析,以不斷提高濕噴混凝土施工工藝在高速公路隧道工程項(xiàng)目中的應(yīng)用水平。

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