一、试验目的、编制依据及工程概况

1、试验目的：明确隧道湿喷砼施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道施工。

2、编制依据

（1）《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）；

（2）《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ-210-2005）;

（3）《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）

（4）新建丽江至香格里拉铁路LXZQ-4标段实施性施工组织设计。

（5）现行的国家有关方针及国家和原铁道部有关标准。规范、验标及施工指南等。

（6）现有的施工技术水平和机械设备能力。

3、工程概况及设计情况

新建丽江至香格里拉铁路站前工程线路四标主要位于云南省迪庆藏族自治州香格里拉县内，所在地域属云南省西北部、青藏高原南东缘之横断山脉中段高原雪山地区。起讫里程为DK52+183～DK79+405，线路长度线路长度27.222km。本标段包括桥梁3座共0.327km，隧道4座共27.182km，全线桥隧比100%，全线最长隧道为园宝山隧道，长10606m，最长桥梁为海巴洛大桥，长200.6m，为连续梁+简支T梁结构。

本标段隧道按照新奥法设计初期支护，喷射砼采用湿喷工艺施工。

4、施工机械设备

施工采用设备主要有TK500喷砼机，SSP-6型喷射机，喷砼机械手，轮式喷砼支护台架。

实现湿喷工艺以提高喷射砼的施工质量，减少施工人员的工作强度，提高了施工效率，改善了劳动环境。

5、喷砼支护与开挖之间协调

支护顺序和支护时机与围岩稳定时间有关，支护跟着开挖面进行；对稳定性很差的地段，应以最小的一个支护循环进尺，更要及时支护，爆破后立即喷混凝土封闭岩面，控制围岩变形，待出碴后再立架挂网、喷混凝土，安装锚杆，达到设计要求。对松散、破碎自稳能力很差的围岩，采用超前锚管、小导管或预留注浆等方法加固岩体，再按短进尺、弱爆破、及时加强支护的原则进行开挖。

喷锚支护跟随开挖面进行，喷锚支护的效果与施工方法有很大关系，特别是开挖程序、爆破方法、掘进进尺，支护时机。喷锚支护喷射砼，分初喷和复喷二次进行。

二、原材料选择

1、水泥：经试验，符合设计及规范要求。

2、砂：中粗砂，模度细数大于2.5，用5mm筛网过筛。

3、石：用5mm和12mm筛网分别筛去石粉和大骨料，且连续级配。

4、复合纤维：经试验，符合设计及规范要求。 

5、速凝剂：液体，满足初凝小于5min，终凝小于10min，28天强度保持率大于70%。

6、减水剂：高效减水剂。

7、水：饮用水。

三、配合比设计

湿喷砼配合比设计，在满足设计强度要求时，尽量使回弹量变小，不产生胶皮管的管路及喷嘴堆塞，且能向上喷射达到设计厚度。

1、胶骨比：即水泥与骨料之比。水泥过少，回弹量较大，初期强度增长慢；水泥过多，水化不充分，而且硬化后砼收缩较大。经试验选定，胶骨比为1:3.65。

2、砂率：即砂子在整个粗细骨料中所占百分率，经试验选定，砂率为54%。

3、坍落度：控制在80～120mm之间。

4、水灰比：水灰比是影响喷砼强度的主要因素，水灰比适中时，水泥有适宜的水分与其水化、硬化后形成致密的水泥石结构，且砼表面平整，有光泽，回弹量较小，宜控制在0.45～0.55之间。

5、复合纤维：复合纤维掺入量为1.2㎏/m3。

6、速凝剂：经试验选定为4%的水泥用量。

7、减水剂：经试验，掺入水泥用量的1.5%减水剂后，水泥与液态速凝剂相容性较好且回弹量相对减少。

四、喷射设备及劳动力配置

1、喷射设备

（1）0.75m3容量槽四个（四边焊50cm高档边1.5×1×0.5）5mm、15mm筛网各四个。

（2）喷射机进料口的格栅应为条状格栅，格栅间距不大于3cm。

（3）皮管内径至少为5cm，喷嘴直径至少为3.2cm。

2、喷射前准备工作

（1）喷射混凝土前，应对受喷岩面进行处理后再喷射混凝土，一般岩面可用高压水冲洗受喷面上的浮尘、岩屑，当岩面雨水潮解、泥化时，采用高压吹净岩面。

（2）采用埋设钢筋头作为控制喷射混凝土厚度的标志。

（3）检查机具设备和风、水、电等管线路，并试运转。

3、劳动力配置（指每个作业面）

劳动力配置表

1、施工材料准备

湿喷混凝土材料的进场必须进行检验，应符合国家、铁道部现行的有关标准外，并应符合下列要求：

（1）水泥：选用P.042.5普通硅酸盐水泥，检验合格。

（2）细骨料：采用坚硬耐久的粗砂，细度模数3.1，表观浓度2680kg/m3.检验合格。

（3）粗骨料：采用坚硬闹酒、级配良好的碎石，级配组成4.75-9.5mm，检验合格。

（4）外加剂：应对混凝土的强度及与围岩的粘结力基本影响；对混凝土个钢材无腐蚀作用，易于存在；不污染环境，对人体无害。

（5）速凝剂：采用湿喷专用液体速凝剂，使用前进行与水泥相容性和速凝效果试验，并要求初凝不应大于5min，终凝不应大于12min，检验合格。

2、湿喷工艺流程图

喷射混凝土作业，分初喷和复喷二次进行。初喷在开挖(或分部开挖)完成后立即进行，以尽早封闭暴露开挖面，防止表层风化剥落。复喷混凝土在系统锚杆、钢筋网、钢架安装施作后进行，尽快闭合支护整体受力，以抑制围岩变位。钢架间用混凝土复喷平整，并有足够的保护层。

湿喷混凝土施工工艺流程见下图。

3、喷射前的准备工作

（1）喷射支护前撬去表面危石和欠挖部分 ,用高压水、高压风清除杂物,用高压水冲洗岩面。

（2）遇表面有少量水时，加速凝剂，减少掺水量或不加水，强制堵水；水量大时，增设排水管，连排水管一起喷进去，形成永久性排水孔。

（3）控制喷层厚度标志的设置：按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度等，也可在岩面上打入短钢筋，标出刻度，做为标记。

（4）骨料应防止雨淋，粗骨料和细骨料要分开保管。

（5）在成套设备中，设置复合纤维漏斗和自动测量记录装置，测量误差在±3%以内。

（6）采用自动拌合站，先将骨料和水泥干拌2～3min，然后再加水湿拌,在湿拌的同时,用分散机将复合纤维按每方混凝土掺加1.2kg均匀分散到湿混合料中,搅拌1～2min，拌合总时间一般控制在4～5min。投料时防止在机内形成纤维球，搅拌机出口处堵塞。

（7）根据喷射砼量在湿喷机速凝剂箱中添加液体速凝剂，并调节计量表盘，使速凝剂添加比例符合砼配合比设计范围。

（8）检查电路开关及各管路接头，连接是否良好。

4、喷射方法及注意事项

喷射方法：

（1）上料速度要均匀、连续、适中，始终要保持湿喷机进料斗中有一定的贮存量，并及时清除振动筛上大粒径粗骨料和杂物。

（2）喷射过程中，喷射手后方的助手应及时协助喷射手理顺砼管，避免喷射手在更换方向时，使砼管产生急拐弯憋劲现象，引起堵管。

（3）喷射手在操作喷嘴中，应尽量使喷嘴与受喷面垂直，距离1.5～2m。喷射头处的压力应满足0.1Mpa左右，才能保证有效施工。喷砼应分片自下往上喷射，喷嘴均匀地呈螺旋形转动。喷射作业时，喷射手要时刻注意观察喷嘴情况，一旦堵管，要让助手立即与操作司机联系，停机、关风，检查管路是否畅通。

（4）当岩面凹凸不平，喷射砼先喷射岩面上的凹坑处，此时砼中的水泥、砂浆首先粘在岩石裂隙、凹坑中，而粒径较大（>5mm）的石子都会被回弹落地，这时的回弹量最大，随着喷射作业的延续和速凝剂的作业，在岩面上很快形成一层厚约5mm的砂浆垫层，喷向受喷面的砂浆垫层厚度不断增加，回弹明显减小，在高压风的推动下，砂粒、石子象子弹一样被“射”进不断增加的砂浆层中，砼的附着力增加，回弹就更加减小。喷射时，液态速凝剂在喷嘴处被雾化后能与物粒混合并充分发生反应，喷在受喷面上的砼能在2～3min内初凝，10min终凝。

（5）在喷射作业时，坍落度要根据实际情况进行调整，喷拱时，坍落度控制在8cm，喷边墙时，坍落度控制在12cm。对于岩面超挖凹坑处，要具体情况分别对待，拱部超挖处，第一次喷层约7cm，20min后进行二次补喷；边墙超挖处，第一次喷约10cm，15min后进行二次补喷。

（6）喷射混凝土的一次喷射设厚度在5cm以内。

喷射混凝土紧跟开挖掌子面进行，当围岩破碎、稳定性差时，一般采用小药量的松动爆破，初喷（厚4cm以上）、锚杆、钢筋网、钢架、复喷（二喷、三喷）等作业可以连续进行，直到达到设计要求。架设好格栅钢架后，迅速用喷射混凝土封填，使之发挥支护能力。围岩较完整、稳定时间较长时，初喷、锚杆、钢筋网等施工后即可进行开挖作业，待下一循环初期支护时间再复喷，可将设计厚度的喷层厚分两、三次完成，由于每层间隔为一循环时间，每层因爆破产生的裂纹在下一次喷混凝土时被填充，而新喷层距掌子面渐远，所受的爆破振动亦越小，使喷混凝土层的支护能力更强。

（7）在第二次喷浆混凝土作业时，完全除去附着在第一次喷射混凝土面的异物。

（8）喷射混凝土的操作人员要使用护具，注意安全。

（9）在施工喷射混凝土时，侧墙壁由下至上，顶拱部由一侧末端开始向另一侧延续。

（10）在喷射混凝土时，钢筋、钢支撑及挂网的后部不留空隙。

（11）反弹至在地上的喷浆混凝土，要在固结以前除去。

（12）喷浆混凝土施工后，不应受到低温、干燥、急剧的温度变化等有害影响。

（13）在使用复合纤维时，要特别注意复合纤维的成球现象和喷嘴堵塞。

（14）喷射混凝土的连接部分应在需要连接的部分的13cm以前，厚度开始变薄。

（15）在受喷面各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备。

注意事项：

（1）各项准备工作做好后，即可按照施工配合比拌料、进行湿喷混凝土施工。混凝土采用自动计量配料、强制搅拌机拌合；混凝土搅拌运输车运输。

（2）喷射混凝土必须满足设计的强度、厚度及其与岩面粘结力要求，喷射相关作业应连续进行。

（3）喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护，时间不得少于14d。喷水次数以能保持混凝土具有足够的湿润状态为度。

（4）当围岩条件不允许喷水养护时，以采用喷雾养护为宜，防止喷水过多软化下部土层。

5、管路堆塞及排除

（1）堵管原因

a、拌合料中有大粒径石子、杂物。

b、喷射机司机操作失误；喷射砼完毕后未进行对料斗和砼管及时清洗，造成砼结块。

c、风压偏小。

d、喷射手更换时砼管产生急拐弯和憋劲现象等。

（2）堵管的排除

堵管后要立即停机、停风，检查堵管原因，若由于风压偏小，则要调整风压；若由于混有大粒径石子或异物，则要拆除管路清除堵塞物；若由于砼管打折憋劲，则要理顺砼管后，用高压风砍通。

六、湿喷砼质量保证措施

1、请按照施工工艺施工，严格执行操作规程。

2、对于原材料进货，由试验部门进行进场前试验，不合格材料一律不得进场。

3、制定质量保证体系，并责任到人，狠抓落实。

4、每次喷射作业前，做好人员、机具、物资、技术、测量、试验、运输等准备工作。

5、在喷射混凝土之前，沿岩面间距2m埋设长度满足设计喷射厚度的钢筋头，以保证喷射混凝土厚度，同时也保证了喷射砼的平整度。

6、施工技术人员对喷射作业环节进行认真检查（内容包括：喷层厚度、喷层与受喷面粘结情况、喷射作业中各种参数、复合纤维物理力学性能），严格把关。

七、喷砼质量的检验方法

1、喷砼厚度

检验的平均厚度要达到或超过设计厚度。检测得到的最小厚度，要在设计厚度的75%以上。

检验方法：钻破检测孔实行或用地质雷达检测，用钻破检测孔对隧道每长10m，顶部5处，侧壁部左右各1处。

检测孔：用冲击式凿岩机或钻石钻孔机钻孔，钻孔直径应在32mm以上。

2、受喷面粘结强度

符合设计及规范要求。

检验方法：锤击法、砼硬化后钻取岩蕊法、钻取或凿取试件劈裂法。

3、喷混凝土平整度

混凝土表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥。平整度用2m靠尺检查，允许偏差为100mm。

八、安全环保措施

1、加强作业区的通风、照明、采用防尘措施降低粉尘浓度。

2、作业人员应佩戴必要的防护用品。

3、机具设备应置于安全地段。喷射机、灌浆机、水箱必须装置压力表和安全阀，定期进行耐压试压，合格方可使用。

4、突然断水或断料，喷头应迅速移离受喷面。

5、发生堵管时，应尽快疏通，处理堵管时喷嘴严禁站人。

九、试验总结

根据湿喷混凝土现场试验结果，获取各种合理参数、合理的配合比、施工人员、施工机具的配备数量，用以指导混凝土施工。下载本文